(57)【要約】【課題】永久磁石の磁束を有効に活用し、コストダウンに資する技術を提供することを目的とする。【解決手段】永久磁石（１４ａ，１４ｂ）は磁気障壁（１９）と離れて配置される。永久磁石（１４ａ，１４ｂ）と磁気障壁（１９）との間にはそれぞれ本体部分（１０ａ，１０ｂ）が固定子に対向して露出している。永久磁石（１４ａ）と磁気障壁（１９）との間の本体部（１０ａ）には、永久磁石（１４ａ）の第２磁極面（１４ａＳ）から発生した磁束によって、Ｓ極性であって第１磁極面（１４ａＮ）の両側から固定子２と対向する、一対の第３磁極面（１３ａＳ１，１３ａＳ２）が発生する。同様にして、永久磁石（１４ｂ）の第２磁極面（１４ｂＮ）から発生した磁束によって、Ｎ極性であって第１磁極面（１４ｂＳ）の両側から固定子（２）と対向する、一対の第３磁極面（１３ｂＮ１，１３ｂＮ２）が発生する。【選択図】図２
2010022194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子（２）と、
前記固定子に対して空隙（Ａｇｉ，Ａｇｍ）を介して対向する回転子（１）とを備え、
前記回転子は、
回転軸（Ｍ）を中心とする略円筒形の側面（１００）を有する本体（１０）と、
前記回転軸に垂直な断面において、前記側面の第１の磁極面境界位置及び第２の磁極面境界位置（１０Ｑ１〜１０Ｑ６）の間に延在し、磁束の透過を阻害する磁気障壁（１０１〜１０４，１２，４５，１２１〜１２５，１４Ｘ，１４Ｙ）と、
前記磁気障壁を介して相互に反対側に設けられ、その各々が相互に極性が異なる第１及び第２の磁極面（１１ａＮ，１１ａＳ，１１ｂＳ，１１ｂＮ，１４ａＮ，１４ａＳ，１４ｂＳ，１４ｂＮ，１４ｃＮ，１４ｃＳ）を有する複数の永久磁石（１１ａ，１１ｂ，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）と
を含み、
前記本体（１０）は前記磁気障壁によって、前記回転子の周方向に隣接して配置された２ｎ（ｎは１以上の整数）個の磁束発生部（１ａ，１ｂ）に、区分され、
隣接する前記磁束発生部の前記永久磁石の前記第１磁極面同士は、極性が相互に反対であり、
各々の前記永久磁石はその属する前記磁束発生部において
前記第１磁極面が前記固定子に対向し、
前記第２磁極面からの磁束によって、前記永久磁石と前記磁気障壁との間の前記本体部分（１０ｍ，１０ｎ）において、前記第２磁極面と同極性で、前記第１磁極面の両側から前記固定子と対向する第３磁極面（１３ａＳ１，１３ａＳ２；１３ｂＮ１，１３ｂＮ２）が発生し、
前記本体部分（１０ｍ，１０ｎ）には前記永久磁石（１１ａ，１１ｂ）を埋設する埋設穴（１１ａ０，１１ｂ０）が設けられ、
前記磁気障壁（１９）は
隣接する前記磁束発生部（１ａ，１ｂ）の前記本体を前記回転子（１）の外周において連結する薄肉部（１０１，１０２）と、
前記薄肉部に接する一端を有して延在する非磁性体（１２）と
を備え、
前記非磁性体（１２）の厚さ（Ｃｇ）は前記埋設穴の厚さ（Ｃｍ）よりも大きい、永久磁石電動機。
【請求項２】
前記非磁性体（１２）の厚さ（Ｃｇ）は、前記第３磁極面（１３ａＳ１，１３ａＳ２，１３ｂＮ１，１３ｂＮ２）と前記固定子（２）の間の前記空隙（Ａｇｉ）の２倍程度以上である、請求項１記載の永久磁石電動機。
【請求項３】
請求項１乃至請求項２のいずれか一つの永久磁石電動機を備える冷媒圧縮機。
【請求項４】
請求項１乃至請求項２のいずれか一つの永久磁石電動機を備える送風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石電動機に関し、永久磁石の磁束を有効に活用する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、永久磁石電動機は、極数の数だけ永久磁石を用いていた。例えば、４極であれば４個の磁石、６極であれば６個の磁石を用いていた。従って、極数が増すに伴い、永久磁石の数が増すこととなり、加工、組み立て工数が増大することとなる。
【０００３】
一方、特許文献１及び特許文献２には、１極ピッチ毎に永久磁石を設け、永久磁石の数を１／２とする永久磁石電動機が開示されている。これらの技術においては、永久磁石の磁極面のうち、固定子に対向する方の極性を同じにしている。これにより、固定子から遠い側の磁極面から発生する磁束を回転子表面へと曲げ、固定子に永久磁石が対向しない位置での回転子においても磁極の機能を果たさせている。
【０００４】
また一般的な表面磁石型電動機では、多極に着磁されたリング形状の永久磁石を用いる。これにより、一体の永久磁石にて任意の極数の回転子を実現することができる。なお、特許文献３乃至特許文献９も本発明と関連している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１０７６３９号公報
【特許文献２】特開平１０−１３６５９３号公報
【特許文献３】特開平５−２１１７９６号公報
【特許文献４】特開平１１−２７５８２６号公報
【特許文献５】特開平１１−２７５８２８号公報
【特許文献６】特開平１１−３４１７５８号公報
【特許文献７】特開平１０−６６２８４号公報
【特許文献８】特開平１１−９８７３１号公報
【特許文献９】特開平５−２１１７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び特許文献２に記載された技術では、永久磁石数を半減することによってコストダウンを実現している。しかし、永久磁石の磁極面のうち、回転子表面から遠い方は全て同極性となる。従って固定子から遠い方の磁極面から発生する磁束は、永久磁石が対向しない位置で固定子に形成される磁極の磁束としては、有効には活用されていなかった。しかもシャフトが磁性体であればシャフトを介して軸受等が磁化することにより、軸受の損失が増大するという問題点もある。
【０００７】
また表面磁石型電動機において用いられるリング形状の永久磁石は加工コストが高い。しかも永久磁石も回転周方向の全周（３６０度）分必要であり、永久磁石数の低減によるコストダウンを必ずしも得られていないのが実情である。
【０００８】
そこで本発明は、永久磁石の磁束を有効に活用し、ひいてはコストダウンに資することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明にかかる永久磁石電動機の第１の態様は、固定子（２）と、前記固定子に対して空隙（Ａｇｉ，Ａｇｍ）を介して対向する回転子（１）とを備える。前記回転子は、回転軸（Ｍ）を中心とする略円筒形の側面（１００）を有する本体（１０）と、前記回転軸に垂直な断面において、前記側面の第１の磁極面境界位置及び第２の磁極面境界位置（１０Ｑ１〜１０Ｑ６）の間に延在し、磁束の透過を阻害する磁気障壁（１０１〜１０４，１２，４５，１２１〜１２５，１４Ｘ，１４Ｙ）と、前記磁気障壁を介して相互に反対側に設けられ、その各々が相互に極性が異なる第１及び第２の磁極面（１１ａＮ，１１ａＳ，１１ｂＳ，１１ｂＮ，１４ａＮ，１４ａＳ，１４ｂＳ，１４ｂＮ，１４ｃＮ，１４ｃＳ）を有する複数の永久磁石（１１ａ，１１ｂ，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）とを含む。
【００１０】
そして、前記本体（１０）は前記磁気障壁によって、前記回転子の周方向に隣接して配置された２ｎ（ｎは１以上の整数）個の磁束発生部（１ａ，１ｂ）に、区分され、隣接する前記磁束発生部の前記永久磁石の前記第１磁極面同士は、極性が相互に反対である。各々の前記永久磁石はその属する前記磁束発生部において、前記第１磁極面が前記固定子に対向し、前記第２磁極面からの磁束によって、前記永久磁石と前記磁気障壁との間の前記本体部分（１０ｍ，１０ｎ）において、前記第２磁極面と同極性で、前記第１磁極面の両側から前記固定子と対向する第３磁極面（１３ａＳ１，１３ａＳ２；１３ｂＮ１，１３ｂＮ２）が発生する。
【００１１】
そして、前記本体部分（１０ｍ，１０ｎ）には前記永久磁石（１１ａ，１１ｂ）を埋設する埋設穴（１１ａ０，１１ｂ０）が設けられ、前記磁気障壁（１９）は隣接する前記磁束発生部（１ａ，１ｂ）の前記本体を前記回転子（１）の外周において連結する薄肉部（１０１，１０２）と、前記薄肉部に接する一端を有して延在する非磁性体（１２）とを備える。前記非磁性体（１２）の厚さ（Ｃｇ）は前記埋設穴の厚さ（Ｃｍ）よりも大きい。
【００１２】
この発明にかかる永久磁石電動機の第２の態様は、永久磁石電動機の第１の態様であって、前記非磁性体（１２）の厚さ（Ｃｇ）は、前記第３磁極面（１３ａＳ１，１３ａＳ２，１３ｂＮ１，１３ｂＮ２）と前記固定子（２）の間の前記空隙（Ａｇｉ）の２倍程度以上である。
【発明の効果】
【００１３】
この発明にかかる永久磁石電動機の第１の態様によれば、磁気障壁を介した一側と他側との間は磁気障壁によって磁束の透過が阻害されるので、磁極面から得られる磁束を回転子の側面へと効率よく導くことができる。しかも磁気障壁は磁極面境界として機能するので、磁気障壁を介して対向する側のそれぞれにおいて回転子の磁極面を独立して形成することができ、永久磁石当たりの磁極面数を２以上とすることもできる。
【００１４】
そして、第１磁極面及び第３磁極面が回転子の界磁を与えるので、磁束発生部一つ当たりに永久磁石を一つでも備えていれば、回転子の極数を６ｎ個とすることができる。
【００１５】
そして、第１磁極面からの磁束と第３磁極面からの磁束とのアンバランスを低減することができる。また非磁性体での磁束の漏れを低減し、第３磁極面における磁束密度の低下を防ぐ。
【００１６】
この発明にかかる永久磁石電動機の第２の態様によれば、第１磁極面からの磁束と第３磁極面からの磁束とのアンバランスを低減することができる。また非磁性体での磁束の漏れを低減し、第３磁極面における磁束密度の低下を防ぐ。
【００１７】
本発明の第１乃至第２の態様のいずれかの永久磁石電動機を備える、冷媒圧縮機や送風機を得ることもできる。
【００１８】
この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施の形態にかかる永久磁石電動機の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施の形態にかかる回転子の構造の詳細を例示する断面図である。
【図３】本発明の第１実施の形態にかかる固定子と回転子とに流れる磁束のシミュレーション結果を示す図である。
【図４】本発明の第１実施の形態にかかる固定子の巻線の巻回の態様を模式的に示す断面図である。
【図５】図４に示された巻回の態様を示す等価回路図である。
【図６】本発明の第１実施の形態にかかる回転磁束を発生させるための電流を示すグラフである。
【図７】本発明の第１実施の形態にかかる回転磁束を発生させるための電流を示すグラフである。
【図８】本発明の第１実施の形態における磁束のシミュレーション結果を示す図である。
【図９】本発明の第１実施の形態における磁束密度を示すグラフである。
【図１０】本発明の第１実施の形態に対して比較対照となる固定子と回転子とに流れる磁束のシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】本発明の第１実施の形態の効果にかかるトルク波形を示すグラフである。
【図１２】本発明の第２の実施の形態にかかる回転子へのシャフトの取り付けを例示する斜視図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態の他の形態を示す断面図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態の更に他の形態を示す断面図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態にかかる永久磁石を埋設する埋設穴と、薄肉部との位置関係を例示する断面図である。
【図１６】本発明の第４の実施の形態にかかる回転子、固定子についての好適な寸法関係を例示する断面図である。
【図１７】本発明の第５の実施の形態にかかるモータを示す斜視図である。
【図１８】本発明の第５の実施の形態にかかる回転子と固定子との位置関係、回転子と固定子との位置関係を示す断面図である。
【図１９】本発明の第５の実施の形態の効果にかかるトルク波形を示すグラフである。
【図２０】本発明の第５の実施の形態において回転子を三分割した場合の構成を例示している。
【図２１】本発明の第５の実施の形態にかかる回転子の回転子磁気障壁を示す平面図である。
【図２２】本発明の第５の実施の形態にかかる回転子の間に挟まれる磁性体の構造を示す斜視図を示す。
【図２３】本発明の第６の実施の形態にかかる第２巻線を例示する断面図である。
【図２４】本発明の第６の実施の形態にかかる第２巻線の等価回路を示す回路図である。
【図２５】本発明の第６の実施の形態にかかる第２巻線の巻回の態様を示す断面図である。
【図２６】本発明の第６の実施の形態にかかる２極の磁束を発生させる一例を示す断面図である。
【図２７】本発明の第６の実施の形態にかかる固定子の歯部に集中巻された巻線を示す断面図である。
【図２８】６極の磁束を発生させるための電流及び２極の磁束を発生させるための電流を流す構成を示すブロック図である。
【図２９】各相巻線に流れる電流を示すグラフである。
【図３０】各相巻線に流れる電流を示すグラフである。
【図３１】各相巻線に流れる電流を示すグラフである。
【図３２】各相巻線に流れる電流を示すグラフである。
【図３３】各相巻線に流れる電流を示すグラフである。
【図３４】各相巻線に流れる電流を示すグラフである。
【図３５】各相巻線に流れる電流を示すグラフである。
【図３６】各相巻線に流れる電流を示すグラフである。
【図３７】各相巻線に流れる電流を示すグラフである。
【図３８】本発明の第７の実施の形態にかかる回転子の他の態様を示す断面図である。
【図３９】本発明の第７の実施の形態にかかる回転子の変形された構成を示す断面図である。
【図４０】本発明の第７の実施の形態にかかる回転子の更に変形された構成を例示する断面図である。
【図４１】本発明の第７の実施の形態にかかる回転子における永久磁石の構成の変形を例示する断面図である。
【図４２】本発明の第７の実施の形態にかかる回転子の他の態様を示す断面図である。
【図４３】本発明の第８の実施の形態にかかる永久磁石電動機の構成を示した断面図である。
【図４４】回転子の構成をより詳細に示す断面図である。
【図４５】本発明の第８の実施の形態における磁束のシミュレーション結果を示す図である。
【図４６】本発明の第８の実施の形態の効果にかかるトルク波形を示すグラフである。
【図４７】本発明の第９の実施の形態にかかる回転子を例示する断面図である。
【図４８】本発明の第１０の実施の形態にかかる回転子を例示する断面図である。
【図４９】本発明の第１１の実施の形態にかかる回転子１の構造を例示する断面図である。
【図５０】本発明の第１１の実施の形態の変形にかかる回転子の構造を例示する断面図である。
【図５１】本発明の第１１の実施の形態の変形において流れる磁束のシミュレーション結果を示す図である。
【図５２】本発明の第１１の実施の形態の変形で得られるトルク波形を示すグラフである。
【図５３】本発明の第１２の実施の形態にかかる回転子の構造を例示する斜視図である。
【図５４】本発明の第１２の実施の形態の変形にかかる回転子の構造を例示する断面図である。
【図５５】本発明の第１２の実施の形態の他の変形にかかる回転子の構造を例示する断面図である。
【図５６】回転子に対してシャフトを設ける態様を例示する斜視図である。
【図５７】回転子の構成を示す断面図である。
【図５８】回転子に対してシャフトを設ける態様を例示する斜視図である。
【図５９】本発明の第１３の実施の形態にかかるモータの構造を一部破断して示す斜視図である。
【図６０】回転子と固定子との位置関係を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明において、特に断らない限り、磁束が流れる向きはＮ極からＳ極に向かう場合のみならず、Ｓ極からＮ極に向かう場合をも含める。従って例えば「磁束の発生」という表現はＮ極での磁束の流出のみならず、Ｓ極への磁束の流入についても採用する。
【００２１】
また、以下では回転子が固定子に囲まれたいわゆる内転型の構成を例示して説明するが、本発明は固定子が回転子に囲まれたいわゆる外転型にも適用可能である。
【００２２】
第１の実施の形態．
本実施の形態は概説すれば、固定子と対向する側の永久磁石の磁極面を、周方向に交互に配置し、以て永久磁石数を極数の１／３まで低減するものである。更に磁束を所定の方向に誘導することにより、電動機以外の部分への磁束の漏れを低減する。
【００２３】
図１は本実施の形態にかかる永久磁石電動機の構成を、回転軸に垂直な方向から見た断面図である。当該永久磁石電動機は、固定子２と、固定子２に対して空隙（寸法が小さいため、図１では明瞭には現れない）を介して対向する回転子１とを備える。
【００２４】
固定子２は歯部２１の複数と、歯部２１を回転子１とは反対側で連結する環状のヨーク２２とを有している。歯部２１には巻線が巻回されるが、その態様は後述する。
【００２５】
回転子１は透磁性の本体部分１０ｍ，１０ｎ、永久磁石１１ａ，１１ｂ及び非磁性体１２を有している。
【００２６】
回転子１の本体部分１０ｍ，１０ｎは、例えば電磁鋼板を積層して構成される。永久磁石１１ａ，１１ｂは例えば本体部分１０ｍ，１０ｎに穿たれた永久磁石埋設用穴に埋設される。この場合には回転子１は埋め込み磁石型となる。但し、本発明は回転子１の表面に永久磁石が露出する表面磁石型に適用してもよい。
【００２７】
図２は回転子１の構造の詳細を示す断面図である。本体部分１０ｍ，１０ｎの間には非磁性体１２が存在する。しかも非磁性体１２の両端外側には薄肉部１０１，１０２が設けられており、これらは本体部分１０ｍ，１０ｎを連結する。薄肉部１０１，１０２は本体部分１０ｍ，１０ｎと同材料で、例えば一体に形成してもよい。しかしその厚みは小さいので、磁気飽和が生じやすく、本体部分１０ｍ，１０ｎの間で磁束を透過させる機能は殆どない。
【００２８】
そして、非磁性体１２が本体部分１０ｍ，１０ｎの間に介在する一方で、本体部分１０ｍ，１０ｎは固定子２の歯部２１に近接する。よって本体部分１０ｍ，１０ｎの相互間での磁束の透過は、実質的には、非磁性体１２及び薄肉部１０１，１０２によって阻害されることになる。
【００２９】
回転子１は２個の磁束発生部１ａ，１ｂを有していると把握することができる。磁束発生部１ａ，１ｂは回転子１の周方向に隣接して配置される。
【００３０】
磁束発生部１ａは、本体部分１０ｍと、永久磁石１１ａと、非磁性体１２及び薄肉部１０１，１０２の永久磁石１１ａ側の部分とを有している。磁束発生部１ｂは、本体部分１０ｍと、永久磁石１１ｂと、非磁性体１２及び薄肉部１０１，１０２の永久磁石１１ｂ側の部分とを有している。上述の通り、非磁性体１２及び薄肉部１０１，１０２は本体部分１０ｍ，１０ｎの相互間での磁束の透過を阻害するので、これらは相まって磁気障壁１９として把握できる。
【００３１】
よって磁束発生部１ａ、１ｂはその境界に磁気障壁１９を共有していると把握することもできるし、磁束発生部１ａはその磁束発生部１ｂ側に磁気障壁１９のうち磁束発生部１ａ側の部分を有し、磁束発生部１ｂはその磁束発生部１ａ側に磁気障壁１９のうち磁束発生部１ｂ側の部分を有していると把握することもできる。
【００３２】
非磁性体１２は回転子１の本体部分１０ｍ，１０ｎにおいて穿たれた空間であってもよい。しかし回転子１の剛性を高めるには、非磁性の樹脂を当該空間に充填し、これを非磁性体１２として採用することも望ましい。
【００３３】
磁束発生部１ａにおいて永久磁石１１ａは回転子１の周方向に関して、磁気障壁１９と離れて配置される。磁束発生部１ｂにおいても永久磁石１１ｂは回転子１の周方向に関して磁気障壁１９と離れて配置される。
【００３４】
永久磁石１１ａはＮ極性の第１磁極面１１ａＮと、Ｓ極性の第２磁極面１１ａＳとを含んでいる。第１磁極面１１ａＮは固定子２に対向する。永久磁石１１ｂはＳ極性の第１磁極面１１ｂＳと、Ｎ極性の第２磁極面１１ｂＮとを含んでいる。第１磁極面１１ａＮ、１１ｂＳはいずれも固定子２に対向する。
【００３５】
上述のように、永久磁石１１ａ，１１ｂは磁気障壁１９と離れて配置される。従って永久磁石１１ａ，１１ｂと磁気障壁１９との間にはそれぞれ本体部分１０ｍ，１０ｎが固定子２に対向して露出している。永久磁石１１ａと磁気障壁１９との間の本体部分１０ｍには、永久磁石１１ａの第２磁極面１１ａＳから発生した磁束によって、Ｓ極性であって第１磁極面１１ａＮの両側から固定子２と対向する、一対の第３磁極面１３ａＳ１，１３ａＳ２が発生する。
【００３６】
また永久磁石１１ｂと磁気障壁１９との間の本体部分１０ｎには、永久磁石１１ｂの第２磁極面１１ｂＮから発生した磁束によって、Ｎ極性であって第１磁極面１１ｂＳの両側から固定子２と対向する、一対の第３磁極面１３ｂＮ１，１３ｂＮ２が発生する。ここでは第３磁極面１３ａＳ１，１３ｂＮ１が薄肉部１０１側に、第３磁極面１３ａＳ２，１３ｂＮ２が薄肉部１０２側に、それぞれ位置する場合が例示されている。
【００３７】
図３は、固定子２と回転子１とに流れる磁束をシミュレーションした結果を示す図である。但し、固定子２には巻線を巻回してないか、巻回していても電流を流していない場合を図示している。
【００３８】
第２磁極面１１ｂＮ，１１ａＳの間を流れる磁束は僅かに磁気障壁を越えるものの、殆どは固定子２へと流れる。その結果、第２磁極面１１ｂＮ，１１ａＳから発生する磁束は、第３磁極面１３ａＳ１，１３ａＳ２，１３ｂＮ１，１３ｂＮ２の形成に有効に利用されていることが判る。
【００３９】
このように非磁性体１２に僅かに磁束が流れる場合、その変動によって渦電流が生じないように、非磁性体１２として絶縁体や電気抵抗の高い物質を採用することが望ましい。
【００４０】
図４は固定子２での巻線の巻回の態様を模式的に示す断面図であり、図５は図４に示された巻回の態様を示す等価回路図である。図４中の丸囲みのクロス、丸囲みの点はそれぞれ紙面から奥へ、紙面から手前へ、配線が向いていることを示す。但しこれらの表示や、矢印は巻線の方向を示すものであって、必ずしも電流の向きを示すものではない（他の図も同様）。
【００４１】
固定子２には集中巻にてＡ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線が歯部２１に巻回されている。Ａ相巻線は巻線Ａ１，Ａ２，Ａ３、Ｂ相巻線は巻線Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３、Ｃ相巻線は巻線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３によってそれぞれ直列接続されて構成されている。但し巻線Ａ１，Ａ２，Ａ３同士が相互に並列に接続されてＡ相巻線を構成し、巻線Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３同士が相互に並列に接続されてＢ相巻線を構成し、巻線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３同士が相互に並列に接続されてＣ相巻線を構成してもよい。
【００４２】
Ａ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線は中性点Ｚにおいて相互に共通に接続され、スター結線を構成している。そしてＡ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線には三相インバータ３０により、それぞれＡ相電流ＩＡ、Ｂ相ＩＢ、Ｃ相ＩＣが供給され、６極の回転磁束が発生する。
【００４３】
図６及び図７は上記回転磁束を発生させるための各相電流ＩＡ，ＩＢ，ＩＣを示すグラフである。図６は３相正弦波電流を、図７は１２０°矩形波電流を、それぞれ例示している。但しこれらは模式的に示されており、実際にはインダクタンスによる電流のＯＮ／ＯＦＦの遅れや、ＰＷＭ制御による高調波などが重畳される。
【００４４】
図８は図６や図７に示された電流が、回転子１が図１の基準位置から電気角１８０度回転した位置において供給された場合の磁束をシミュレーションした結果を示す図である。図３と同様に、第３磁極面が機能していることが判る。
【００４５】
図９は図８に示された磁束のうち、回転子１表面での磁束密度を周方向の角度に対してプロットしたグラフである。但し磁束密度の絶対値は任意単位であり、正／負をそれぞれＮ／Ｓに対応して示している。また巻線Ｃ３，Ａ１の間を０度に採っており、角度は反時計回りに採っている。全周にわたり、Ｓ極及びＮ極が交互に、それぞれ３回現れており、Ｎ極に対応する磁束密度とＳ極に対応する磁束密度とがほぼ同程度発生していることが判る。
【００４６】
第３磁極面は第２磁極面で発生する磁束がほぼ２分割されて得られるので、第１磁極面に相当する磁束密度と比較すると第３磁極面に相当する磁束密度は小さくなる。しかし従来の永久磁石電動機であっても、集中巻であれば磁束密度は必ずしも対称ではない。また、トルクは３６０°全周分の積分で発生するものであるし、また、それぞれの極に働く磁気吸引力も、全周分の積分はほぼ０となる。
【００４７】
第３磁極面を用いないで、回転子１の表面に現れる全ての磁極に第１磁極面を採用した場合と比較すると、以下の様になる。図１０は回転子１に６個の永久磁石１１１〜１１６を埋め込み、固定子２へと対向する側（つまり第１磁極面）のみで６個の磁極を得た場合に流れる磁束のシミュレーション結果を示している。
【００４８】
永久磁石１１１〜１１６はほぼ永久磁石１１ａＳ，１１ｂＮと同じ体積、磁束を発生させる。但し、永久磁石１１ａＳ，１１ｂＮはそれぞれの第１磁極面が回転子１の表面の１／６に対向するのに対し、永久磁石１１１〜１１６のそれぞれの第１磁極面は回転子１の表面の１／６よりも小さい領域を覆う。永久磁石１１１〜１１６同士を相互に接触させないためである。
【００４９】
なお、図１０を得るに際して、固定子２にシミュレーション上で流した電流は、図３に示されたシミュレーション結果を得た場合と同じである。
【００５０】
図１１は図３に示された本発明にかかる構造のトルク波形Ｑ１と、図１０に示された従来の構造のトルク波形Ｑ０とを示すグラフである。横軸は回転角度であり、１／３回転分のトルク波形を示している。トルク波形Ｑ１はトルク波形Ｑ０のほぼ２／３となっている。本発明にかかる構造で用いている永久磁石の量は従来の構造で用いている永久磁石の量のほぼ１／３であるので、永久磁石の単位体積当たりに発生するトルクは約２倍となっている。これはつまり永久磁石の磁束を有効に活用していることを示している。
【００５１】
第２の実施の形態．
次に回転子２のシャフトの望ましい形態について説明する。図１に例示された構造では、シャフト部分が略記されていたが、当該断面に現れていない位置においてシャフトが設けられていることも望ましい形態の一つである。例えば、非磁性体１２と一体成形され、回転子１の片端部または両端部から突出する樹脂製のシャフトを設けることも望ましい。
【００５２】
図１２は回転子１の回転軸方向の端部の一方にシャフト４を設けた構造を例示する斜視図である。当該端部の両方にシャフト４を設けてもよい。
【００５３】
シャフト４はシャフト本体４１と、端板４２とを有している。端板４２の中央には穴４４が、その周囲には貫通孔４３が穿たれている。穴４４にはシャフト本体４１が貫挿されて固定される。回転子１の回転軸方向端部の本体部分１０ｍ，１０ｎには、穴１５が穿たれている。穴１５と穴４３とは相互に対応して配置されており、両者間は図示されないボルトやリベットなどで固定される。
【００５４】
シャフト４４は回転子１内部を貫通しないため、磁性体、例えば鉄を使用しても、第３磁極面の発生を妨げず、軸受の損失が増大も回避できる。
【００５５】
なお、端板４２はバランスウエイトを兼ねても良い。但し端板４２は非磁性体であることが望ましい。磁性体を採用すれば、異なる永久磁石の第２磁極面の間の磁束が端板４２を流れ、第３磁極面が発生しにくくなるからである。
【００５６】
図１３は本実施の形態の他の形態を示す断面図であり、非磁性のシャフト４５が回転子１を回転軸方向に貫通して設けられている。そして図１において示された非磁性体１２は非磁性のシャフト４５によって二つの部分１２１，１２２に分断されている。シャフト４５には例えばステンレスを採用することができる。かかる形態においても非磁性体１２と同様に、シャフト４５及び部分１２１，１２２が磁気障壁の一部として機能する。
【００５７】
シャフト４５及び部分１２１，１２２は一体として形成されてもよいが、相互に独立して形成されても良い。例えばシャフト４５と、部分１２１，１２２との間には本体部分１０ｍ，１０ｎの薄肉部が存在してもよい。但しこの場合、その薄肉部も磁気障壁の一部として機能する程度に、その厚みを薄くすることが望ましい。
【００５８】
図１４は本実施の形態の更に他の形態を示す断面図であり、磁性のシャフト４６が回転子１を回転軸方向に貫通して設けられている。そして図１３において示された非磁性体１２の部分１２１，１２２の他、シャフト４６を取り囲む非磁性のボス１２０も設けられている。
【００５９】
ボス１２０は部分１２１，１２２と共に磁気障壁の一部として機能するので、シャフト４６に磁束が流れることが抑制される。
【００６０】
第３の実施の形態．
次に永久磁石と磁気障壁１９との好適な位置関係について説明する。図１５は、永久磁石を埋設する埋設穴１１ａ０、１１ｂ０と、磁気障壁１９の端部となる薄肉部１０１，１０２との位置関係を例示する断面図である。埋設穴１１ａ０、１１ｂ０にはそのほぼ両端まで永久磁石１１ａ、１１ｂ（図１５では図示省略：図１、図２を参照）がそれぞれ埋設される。但し、必ずしも厳密に埋設穴１１ａ０、１１ｂ０の両端まで永久磁石１１ａ、１１ｂが埋設されている必要はない。
【００６１】
埋設穴１１ａ０，１１ｂ０の両端は、回転子２の外周近傍において磁束発生部１ａ，１ｂをほぼ等分する位置に配置されている。即ち、埋設穴１１ａ０の一方端は薄肉部１０１に対して周方向に角度θ１１１ａだけ離れており、埋設穴１１ａ０の一方端と他方端とは周方向に角度θ１１ａだけ離れており、埋設穴１１ａ０の他方端は薄肉部１０２に対して周方向に角度θ１１２ａだけ離れている。そしてこれらの角度θ１１１ａ，θ１１ａ，θ１１２ａは相互にほぼ等しい。
【００６２】
同様にして埋設穴１１ｂ０の一方端は薄肉部１０１に対して周方向に角度θ１１１ｂだけ離れており、埋設穴１１ｂ０の一方端と他方端とは周方向に角度θ１１ｂだけ離れており、埋設穴１１ｂ０の他方端は薄肉部１０２に対して周方向に角度θ１１２ｂだけ離れている。そしてこれらの角度θ１１１ｂ，θ１１ｂ，θ１１２ｂは相互にほぼ等しい。
【００６３】
薄肉部１０１，１０２は回転子２の外周を二等分する位置に配置されているので、埋設穴１１ａ０，１１ｂ０の両端、磁気障壁１９の端部が回転子２の外周をほぼ等分する位置に配置されていることになる。
【００６４】
このようにして回転子２の磁極をほぼ等しい角度に等配することができる。これにより、磁束密度が軸方向に対称となるため、回転子の擂り粉木運動の発生を抑制できる。
【００６５】
第４の実施の形態．
次に好適な寸法関係について説明する。図１６は回転子１、固定子２についての好適な寸法関係を例示する断面図であり、両者の間の空隙近傍を拡大している。
【００６６】
非磁性体１２は、隣接する磁束発生部１ａ，１ｂの間に介在する薄肉部１０１に接する一端を有している。薄肉部１０１は、固定子２に最も近い位置で周方向に幅Ｔｇを有している。埋設穴１１ａ０の端の固定子２に最も近い位置では周方向に幅Ｔｍを有している。
【００６７】
幅Ｔｇ，Ｔｍをほぼ等しく設定することは、第１磁極面からの磁束と第３磁極面からの磁束とのアンバランスを低減する観点から望ましい。
【００６８】
薄肉部１０１は厚さＢｇを有している。そして埋設穴１１ａ０の端と回転子１の外周面との間には厚さＢｍの薄肉部となっている。
【００６９】
厚さＢｇ，Ｂｍをほぼ等しく設定することも、第１磁極面からの磁束と第３磁極面からの磁束とのアンバランスを低減する観点から望ましい。また応力が均一に分布することになり、極端に応力が集中する部分がないため、強度面でも有利である。
【００７０】
非磁性体１２はその端部近傍を除いて厚さＣｇを有しており、埋設穴１１ａ０はその端部近傍を除いて厚さＣｍを有している。そして厚さＣｇを厚さＣｍよりも大きく設定することも、第３磁極面からの磁束量を確保して第１磁極面からの磁束と第３磁極面からの磁束とのアンバランスを低減する観点から望ましい。
【００７１】
これは以下の理由による。即ち、埋設穴１１ａ０を横切って永久磁石１１ａ（図示せず）から漏れる磁束は動作点での磁束密度を下げる量が少ない一方、永久磁石が埋設されていない非磁性体１２での磁束の漏れは、第３磁極面に現れる磁束密度の減少に大きく寄与する。例えば厚さＣｍの２倍程度に厚さＣｇを設定することは、非磁性体１２での磁束の漏れを一層低減する上で望ましい。
【００７２】
第１磁極面となる回転子２の部分、即ち回転子２の外周面の内、埋設穴１１ａ０に対して回転軸と反対側の部分と、固定子２との間には厚さＡｇｍの空隙が設けられる。そして第３磁極面となる回転子２の部分、即ち回転子２の外周面の内、埋設穴１１ａ０に対して回転軸側の部分と、固定子２との間には厚さＡｇｉの空隙が設けられる。
【００７３】
第３磁極面における磁束密度は、第１磁極面における磁束密度よりも小さい。よって厚さＡｇｍを厚さＡｇｉよりも大きくすることで磁気抵抗をアンバランスにし、以て第１磁極面からの磁束と第３磁極面からの磁束とのアンバランスを低減することができる。例えば厚さＡｇｍを厚さＡｇｉの２倍程度に設定する。
【００７４】
上記の説明において、幅Ｔｇ，Ｔｍ、厚さＢｇ，Ｂｍ、厚さＣｇ，Ｃｍ、厚さＡｇｍ，Ａｇｉの関係は、それぞれ独立して設定することができる。即ちこれら４つの関係の一つでも上述の関係を得ることにより、第１磁極面からの磁束と第３磁極面からの磁束とのアンバランスを低減することができる。
【００７５】
例えば、図１６では幅Ｔｇよりも厚さＣｇの方が大きい場合が例示されているが、この大小関係は反対となってもよい。
【００７６】
あるいは空隙の厚さＡｇｉの２倍程度以上に厚さＣｇを設定することも、非磁性体１２での磁束の漏れを低減し、第３磁極面における磁束密度の低下を防ぐ点で望ましい。
【００７７】
図１６では非磁性体１２の薄肉部１０１側の端部のみを示し、埋設穴１１ａ０の一方の端部近傍のみを図示し、これを例にとって説明した。しかしながら、薄肉部１０２近傍や埋設穴１１ａ０の他方の端部、埋設穴１１ｂ０についても上記の寸法関係を採用することが望ましい。
【００７８】
第５の実施の形態．
相互に共通する回転軸を有する回転子を複数設けて連結してもよい。図１７は固定子２を一部破断してモータを示す斜視図である。回転子１Ａ，１Ｂの回転軸は共通であり、回転子１Ａ，１Ｂは軸方向に並んで相互に固着して連結されて回転子１を構成する。換言すれば回転子１は回転子１Ａ，１Ｂに分割されている。ここでは回転子１Ａ，１Ｂにシャフトが貫通していない場合が例示されている。
【００７９】
図１８（ａ），（ｂ）はそれぞれ回転子１Ａと固定子２との位置関係、回転子１Ｂと固定子２との位置関係を示す断面図である。回転子１Ａ，１Ｂの両者を併せた全体としての回転子１と固定子２との位置関係は、図１８（ａ），（ｂ）において共通である。
【００８０】
回転子１Ａ，１Ｂは同じ構造を呈している。第１磁極面１１ＡａＮ，１１ＢａＮは図２の第１磁極面１１ａＮに相当し、第１磁極面１１ＡｂＳ，１１ＢｂＳは図２の第１磁極面１１ｂＳに相当する。また非磁性体１２Ａ，１２Ｂは図２の非磁性体１２に相当する。
【００８１】
固定子２の構造は回転軸Ｍについて周方向にずれてはいないが、回転子１Ａ，１Ｂの配置は相互に周方向に角度δでずれている。具体的には回転子１Ａに属する第１磁極面１１ＡａＮ，１１ＡｂＳの位置と、回転子１Ｂに属する第１磁極面１１ＢａＮ，１１ＢｂＳの位置とは、周方向に角度δでずれている。同様に非磁性体１２Ａ，１２Ｂの位置も周方向に角度δでずれている。
【００８２】
図１８（ａ）（ｂ）においては固定子２におけるある基準位置と、非磁性体１２Ｂの中心線をそれぞれ一点鎖線及び二点鎖線で示している。回転子１Ａでは非磁性体１２Ａの中心と上述の基準位置とが一致するが、回転子１Ｂでは非磁性体１２Ｂの中心と上述の基準位置とが角度δでずれている。上述のように回転子１は回転子１Ａと回転子１Ｂが相互に固着されて連結されるので、同じ固定子２の位置に対して、回転子１Ａと回転子１Ｂが与える磁束の流れは異なる。
【００８３】
従来から、回転子を回転軸方向に沿って複数に分割し、かつ相互に周方向に異なる配置をすることにより、トルクの脈動を低減することが、例えば特許文献３において提示されている。本発明でもかかる効果があることがシミュレーションによって確認された。
【００８４】
図１９は図３に示された本発明にかかる構造のトルク波形Ｑ１と、図１７乃至図１９に示された従来の構造のトルク波形Ｑ２とを示すグラフである。横軸は回転角度であり、１／３回転分のトルク波形を示している。なお、図１７に示される回転子１の軸方向の長さは図３に示された回転子１のそれと揃えて計算した。また用いた永久磁石の特性も同一である。角度δの大きさとしてトルク波形Ｑ１の脈動周期の半分、即ち５度を採用した。トルク波形Ｑ２はトルク波形Ｑ１と比較して脈動が約１／４に低減されていることが判る。
【００８５】
回転子１の分割数を増すほど、トルクの脈動は低減される。脈動周期をα度、回転子の分割数をＮｒとすると、隣接する回転子同士のずれは角度にしてα／Ｎｒに選定される。
【００８６】
図２０は回転子１を回転子１Ｃ，１Ｄ，１Ｅに三分割した場合の構成を例示している。回転子１Ｃ，１Ｄ，１Ｅも回転軸が共通であり、同じ構造を有している。図示の便宜上、回転子１Ｃ，１Ｄ，１Ｅは離れて記載されているが、実際には一点鎖線に沿って固着されて連結される。但し、図示の簡便のために省略されているが、隣接する回転子間には後述する回転子間磁気障壁が挟まれる。
【００８７】
また図示の便宜上、固定子２も三分割して示しているが、実際にはこれらも一点鎖線に沿って一体に連結されている。固定子２は回転子１Ｃ，１Ｄ，１Ｅとは異なり、周方向にずれてはいない。
【００８８】
図２０に示された構造では、トルクの脈動の低減という観点よりも固定子２と回転子１との間の磁気吸引力を均等にするという観点から、回転子１Ｃ，１Ｄ，１Ｅは相互に１２０度ずつずれている。これにより、回転子１Ｃ，１Ｄ，１Ｅの第１磁極面は周方向に相互に異なる位置で配置されることになる。また回転子１Ｃ，１Ｄ，１Ｅの磁極面が回転軸の方向に極性を同じくして並ぶことになる。具体的にはＮ極性の第１磁極面が一つとＮ極性の第３磁極面の二つが回転軸に沿った方向に並び、Ｓ極性の第１磁極面が一つとＳ極性の第３磁極面の二つが回転軸に沿った方向に並ぶ。
【００８９】
上述のように第３磁極面における磁束密度は第１磁極面における磁束密度よりも低いので、このように磁極を配置すれば、どの磁極についてもほぼ同じ磁束密度を得ることができる。よって磁気吸引力を均等にし易い。そして磁束密度が軸方向に対称となるため、回転子の擂り粉木運動の発生を抑制できる観点からも望ましい。
【００９０】
３分割を超えて分割した場合であっても、同一回転角度の回転子を総合した厚み同士で比較すればよい。例えば、永久磁石や本体部分の特性が等しい場合、回転子１Ｃ、回転子１Ｄ、回転子１Ｅの他、回転子１Ｄと同様に回転子１Ｃとは周方向にずれた回転子が設けられていた場合には、当該回転子の軸方向の厚みと回転子１Ｄの軸方向の厚みの和が、回転子１Ｃ、回転子１Ｅの厚みと等しく設定される。
【００９１】
但し、回転子１Ｃ，１Ｄ，１Ｅを相互に１２０度ずつずらして配置すれば、ある回転子の第２磁極面を流れる磁束が、当該回転子と隣接する回転子の本体部分を経由してしまう。例えば回転子１ＣのＮ極の第２磁極面を流れる磁束は、回転子１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｄ，１Ｃの本体部分を経由し、回転子１ＣのＳ極の第２磁極面へ流れる。これでは自身の本体部分に第３磁極面を発生させにくくなり、固定子２への磁束の鎖交量が減ってしまう。
【００９２】
そこで、隣接する回転子の間では、磁束発生部同士の磁束の透過を阻害するために、磁気障壁を挟む必要がある。このような磁気障壁をここでは回転子間磁気障壁と称す。図２１は回転子磁気障壁５の回転軸方向に垂直な平面図である。図２１では回転子１Ｃ，１Ｄ，１Ｅに共通する断面構造を、図２に示された構造で代表させて破線を用いて併記している。
【００９３】
回転子磁気障壁５は永久磁石の第２磁石よりもやや回転軸寄りの外形を有している。但し、当該外形の外側において、回転子１Ｃ，１Ｄ，１Ｅの外周面を外郭とする磁性板を設けてもよい。換言すれば、回転子１Ｃ，１Ｄ，１Ｅと同型であって、回転子磁気障壁５を囲む磁性体が隣接する回転子間に挟まれてもよい。例えば回転子磁気障壁５として空気や、モータ内を透過する冷媒、オイル等を採用する場合、当該磁性体のみを隣接する回転子間に挟めばよい。図２２はかかる磁性体６の構造を示す斜視図を示す。
【００９４】
なお、図１７乃至図１９において示された構造では、通常はずれの角度δは小さく、非磁性体１２Ａ，１２Ｂはほぼ相互に重なり合うため、回転子１Ａ，１Ｂの間には回転子間磁気障壁を特に設ける必要はない。しかし非磁性体１２Ａ，１２Ｂが薄く、回転子１Ａ，１Ｂの本体部同士が接触するような場合には、回転子１Ａ，１Ｂの間にも回転子間磁気障壁５（あるいは磁性体６）を設けることが望ましい。
【００９５】
第６の実施の形態．
本実施の形態ではリラクタンストルクの利用について説明する。図２を参照して、回転子１は非磁性体１２を挟んで二つの透磁性の本体部分１０ｍ，１０ｎが並んでいる。そして永久磁石１１ａ，１１ｂを結ぶ方向は、磁気障壁１９を横切る。他方、第３磁極面１３ａＳ１，１３ａＳ２の間や、第３磁極面１３ｂＮ１，１３ｂＮ２の間には磁気障壁がない。よって永久磁石１１ａ，１１ｂを結ぶ方向は、非磁性体１２の延在する方向と比較して、インダクタンスが小さくなる。よって回転子１は非磁性体１２の延在する方向をｄ軸とする２極のリラクタンスモータの回転子としても把握できる。
【００９６】
なお、マグネットトルクを考えた永久磁石電動機としては永久磁石１１ａ，１１ｂを結ぶ方向がｄ軸となる。また６極のリラクタンストルクの利用については後述する。
【００９７】
さて、２極のリラクタンストルクを回転子１に発生させるため、図４に示されたＡ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線の他に固定子２へと別途に巻線を追加して設ける。つまりＡ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線をマグネットトルクを発生させる６極の第１巻線として把握すれば、リラクタンストルクを発生させる２極の第２巻線を追加して巻回することになる。
【００９８】
図２３はＤ相巻線、Ｅ相巻線、Ｆ相巻線を追加した構造を例示する断面図である。図４で説明したのと同様、図中の丸囲みのクロス、丸囲みの点はそれぞれ紙面から奥へ、紙面から手前へ、配線が向いていることを示す。但しこれらの表示や、矢印は巻線の方向を示すものであって、必ずしも電流の向きを示すものではない。
【００９９】
ここではＤ相巻線として連結点Ｄ０に相互に並列接続された巻線Ｄ１，Ｄ２を、Ｅ相巻線として連結点Ｅ０に相互に並列接続された巻線Ｅ１，Ｅ２を、Ｆ相巻線として連結点Ｆ０に相互に並列接続された巻線Ｆ１，Ｆ２を、それぞれ巻回した場合が示されている。図中、連結点Ｄ０，Ｅ０，Ｆ０は回転子１の内部へと引き出されているが、これは図示の煩雑を避けるためであり、実際には外部へと引き出される。
【０１００】
図２４はＤ相巻線、Ｅ相巻線、Ｆ相巻線の等価回路を示す回路図である。三相インバータ３１からはＤ相電流ＩＤ、Ｅ相電流ＩＥ、Ｆ相電流ＩＦがそれぞれＤ相巻線、Ｅ相巻線、Ｆ相巻線に供給される。
【０１０１】
Ｄ相巻線、Ｅ相巻線、Ｆ相巻線の巻線の態様は種々可能であるが、ここでは分布巻を採用した場合を例示している。分布巻を採用すれば、集中巻で生じる可能性のある、同一スロット中に収納される巻線に流れる電流で生成される磁束同士が相殺する、という問題点が少ない。
【０１０２】
図２５は巻線Ａ２，Ｃ１が巻回されたスロット（歯部２１同士の間の巻線用溝）に巻線Ｆ２を設ける方法を示す断面図である。巻線Ｆ２はあらかじめ別途に巻回され、あらかじめ歯部２１に巻回されていた巻線Ａ２，Ｃ１の間に押し込むという、インサータ巻を採用することができる。巻線Ｆ２は、巻線Ａ２，Ｃ１を介して歯部２１に設けられると把握することもできる。
【０１０３】
具体的には、スロット内部に巻線ノズル（図示せず）を遥動させ、ある一定の張力を与えながら強固に第１巻線を巻回する。この際、歯部２１に対し、絶縁フィルム、インシュレータ成形物等の絶縁物（図示せず）を介して第１巻線（図２５では巻線Ａ２，Ｃ１）を巻回する。巻線ノズルをスロットで遥動させながら巻回するため、ノズルの遥動スペースとその周囲には第１巻線を巻回できず、デッドスペースができる。
【０１０４】
一方、あらかじめ第２巻線（図２５では巻線Ｆ２）を所定の巻枠に巻回しておく。そして第２巻線を、歯部２１同士の間から上述のデッドスペースに挿入する。これにより、巻線用溝はほぼ全てにわたって巻線が収納され、巻線占積率を向上させることができる。
【０１０５】
図２６は２極の磁束を発生させる一例を示す断面図である。回転子１のリラクタンスモータとしてのｄ軸ｄｒが、巻線Ｂ２が巻回されている歯部２１と、巻線Ａ１，Ｃ３が納められているスロットとを結ぶ方向に平行である。この状態において第２巻線（Ｄ相巻線、Ｅ相巻線、Ｆ相巻線）に対し、ＩＤ＝−ＩＦ，ＩＥ＝０として各相電流を流す。これにより回転子１にはそのｄ軸ｄｒから角度β2だけ傾いた磁界が与えられる。このように第２巻線に電流を流して２極の磁束を発生させる場合、回転子１に働くリラクタンストルクの最大値は、角度β2が４５度のときに最大となる。換言すれば、回転子１の位置に応じて角度β2が４５度を保つように各相電流ＩＤ，ＩＥ，ＩＦを流せばリラクタンストルクを最大にすることができる。
【０１０６】
このように２極の磁束を与える第２巻線によってリラクタンストルクを、図４乃至図７を用いて既述のように６極の磁束を与える第１巻線によってマグネットトルクを、それぞれ発生させることにより、回転子１を回転させることができる。そして第１巻線、第２巻線にはそれぞれ独立して各相電流を流すことができるので、これらを使い分けて永久電動機の駆動を制御することができる。
【０１０７】
高速運転においては鉄損が大きくなる傾向にある。そして６極の磁束で駆動する場合には各相電流の基本周波数が２極の磁束で駆動する場合の各相電流の基本周波数と比較して三倍となるので、鉄損は大きくなる。よって所定の回転速度よりも大きな値で回転する場合には、２極の磁束のみあるいは２極の磁束による駆動を主とし、６極の磁束による駆動を従として駆動することが望ましい。しかも、２極の磁束のみで駆動した場合には、永久磁石により発生する誘起電圧の影響が無いため、電圧が飽和点が高く、高速まで回転できる。
【０１０８】
一方、上記所定の回転速度よりも小さな値で回転する場合には、６極の磁束によって駆動することが望ましい。２極の磁束によって駆動する場合と比較して、回転子１の回転が滑らかとなるからである。
【０１０９】
但し、所定の回転速度よりも小さな値で回転する場合であっても、起動時には２極の磁束、６極の磁束の両方を用いて駆動することが望ましい場合もある。大きなトルクを必要とする場合があるからである。
【０１１０】
また、定常運転や高負荷運転に際しては、６ｎ極の磁束と、２ｎ極の磁束の両方を用いて駆動することが望ましい。これにより各相電流を低減できる。ここで、「定常運転」とは、運転時間の長い運転領域、例えば、駆動される機器が安定した状態で発揮する運転状態をいい、「高負荷運転」とは、機器の有する最高負荷を含む運転領域をいう。
【０１１１】
定常運転は、電気代に大きく影響するため、できるだけ少ない電流で運転し、銅損を低減するのが望ましい。一方、定常運転では、駆動される機器が安定した状態、例えばエアコンでは、室内が一定温度に達し、その温度を維持するための運転する状態で採用される。従って低速回転であり、銅損の割合が大である。
【０１１２】
また、高負荷運転時にも、銅損が主体であるため、銅損が低減できる電流低減は効果的である。
【０１１３】
なお、集中巻で得られる巻線のみで２極の磁束と６極の磁束とを発生させることもできる。図２７は９個の歯部２１に、それぞれＡ相〜Ｉ相の９相の巻線を集中巻にて巻回した固定子２を示す断面図である。各相巻線の一端は電流入力端子として引き出され、他端は、中性点Ｚに共通に接続される。
【０１１４】
図２８はＡ相〜Ｉ相巻線に６極の磁束を発生させるための電流Ｉ6A，Ｉ6B，Ｉ6Cを、２極の磁束を発生させるための電流Ｉ2A，Ｉ2B，Ｉ2C，Ｉ2D，Ｉ2E，Ｉ2F，Ｉ2G，Ｉ2H，Ｉ2Iを、それぞれ流す構成を示すブロック図である。ここでは各電流として正弦波を採用しているが、矩形波でもよい。電流Ｉ6A，Ｉ6B，Ｉ6Cは三相インバータ３０によって、電流Ｉ2A，Ｉ2B，Ｉ2C，Ｉ2D，Ｉ2E，Ｉ2F，Ｉ2G，Ｉ2H，Ｉ2Iは９相インバータ３２によって、それぞれ出力され、これらを合成して得られる各相電流ＩＡ〜ＩＩがそれぞれＡ相〜Ｉ相巻線に与えられる。かかる態様の電流は例えば特許文献４〜６に例示されている。
【０１１５】
図２７を図４と比較すれば理解されるように、Ａ相巻線、Ｄ相巻線及びＧ相巻線はそれぞれ巻線Ａ１，Ａ２，Ａ３に相当し、Ｂ相巻線、Ｅ相巻線及びＨ相巻線はそれぞれ巻線Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３に相当し、Ｃ相巻線、Ｆ相巻線及びＩ相巻線はそれぞれ巻線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に相当する。従って、Ａ相巻線、Ｄ相巻線及びＧ相巻線に等しく電流Ｉ6Aを、Ｂ相巻線、Ｅ相巻線及びＨ相巻線に等しく電流Ｉ6Bを、Ｃ相巻線、Ｆ相巻線及びＩ相巻線に等しく電流Ｉ6Cを流し、電流Ｉ6A，Ｉ6B，Ｉ6Cとして３相正弦波電流を採用することにより、図４乃至図７を用いて示された６極の磁束を発生させることができる。
【０１１６】
一方、いずれの巻線にも、回転軸を介して対向する巻線が存在するので、電流Ｉ2A，Ｉ2B，Ｉ2C，Ｉ2D，Ｉ2E，Ｉ2F，Ｉ2G，Ｉ2H，Ｉ2Iを適切に設定することにより、２極の磁束を発生させることができる。
【０１１７】
つまりＡ相〜Ｉ相の９相の巻線は、６極の磁束を発生させる電流と、２極の磁束を発生させる電流との共通の経路となる。よっていずれの電流を用いて駆動する場合においてもこれらの巻線の全てを利用することができるので、巻線の利用効率が上がる。
【０１１８】
上述のように２極の磁束について角度β2だけ位相を進める。また回転子１は図２から明白なように、第１磁極面１１ａＮ，１１ｂＳにおいて逆突極性を有するため、リラクタンストルクを用いることができる。よって６極の磁束を発生するための電流においても、６極のリラクタンストルクを得るために位相をβ6だけ進める。
【０１１９】
回転子１の回転角θを、Ａ相巻線とＩ相巻線の間の位置に薄肉部１０２が位置する場合を基準（０度）に採り、具体的には以下のように各電流が設定される。
【０１２０】
【数１】
2010022194.tif 000003
【０１２１】
回転角θは回転速度（ｒｐｓ）に時間ｔ（秒）と３６０度とを乗じて得られる。Ｉ6，Ｉ2はそれぞれ６極及び２極の磁束発生用電流の振幅を示す。
【０１２２】
リラクタンストルクは電流位相４５°で最大となるため、リラクタンストルクを最大化するための電流位相は、０度を超え４５度未満である。但し弱め界磁によって高速回転を行う場合には４５度を超えることもある。ここでは弱め界磁を採用する負荷領域は除いて考える。
【０１２３】
回転子構造や負荷の大きさにもよるが、経験上の目安として、電流位相を１５〜３５度程度進めると、リラクタンストルクを最大とできる場合が多い。よって角度β6として例えば２０度を採用できる。また上述のように角度β2として４５度を採用できる。
【０１２４】
なお、かかる角度β6（＞０）を採用して６極のリラクタンストルクを得ることは、２極の磁束発生とは独立して設定できる事項である。
【０１２５】
上述のように角度β2、β6を採用した場合、各電流の波形は図２９乃至図３７にグラフとして示される。図２９はＡ相巻線に流れる電流を示すグラフであり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ電流Ｉ6A，Ｉ2A，ＩＡを示す。図３０はＢ相巻線に流れる電流を示すグラフであり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ電流Ｉ6B，Ｉ2B，ＩＢを示す。図３１はＣ相巻線に流れる電流を示すグラフであり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ電流Ｉ6C，Ｉ2C，ＩＣを示す。図３２はＤ相巻線に流れる電流を示すグラフであり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ電流Ｉ6A，Ｉ2D，ＩＤを示す。図３３はＥ相巻線に流れる電流を示すグラフであり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ電流Ｉ6B，Ｉ2E，ＩＥを示す。図３４はＦ相巻線に流れる電流を示すグラフであり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ電流Ｉ6C，Ｉ2F，ＩＦを示す。図３５はＧ相巻線に流れる電流を示すグラフであり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ電流Ｉ6A，Ｉ2G，ＩＧを示す。図３６はＨ相巻線に流れる電流を示すグラフであり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ電流Ｉ6B，Ｉ2H，ＩＨを示す。図３７はＩ相巻線に流れる電流を示すグラフであり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ電流Ｉ6C，Ｉ2I，ＩＩを示す。
【０１２６】
このように６極の磁束を発生させる三相電流、２極の磁束を発生させる九相電流を採用する場合でも、両者を必ず流さなければならないことはない。上述のように第１巻線と第２巻線とを用いた場合と同様に、運転の態様によって６極の磁束や２極の磁束を使い分けることが可能である。
【０１２７】
なお、磁束発生領域１ａ，１ｂが隣接していれば、必ずしも２極のリラクタンストルクを使用できるとは限らない。第３磁極面１３ａＳ１，１３ａＳ２の間や、第３磁極面１３ｂＮ１，１３ｂＮ２の間に磁気障壁が存在すれば、永久磁石１１ａ，１１ｂを結ぶ方向のインダクタンスとの相違が大きくできないからである。
【０１２８】
図３８は、４つの第３磁極面１３ａＳ１，１３ａＳ２，１３ｂＮ１，１３ｂＮ２を相互に分断する非磁性体１２３が設けられた回転子１を示す断面図である。ここで示される磁束の流れは、第３磁極面１３ａＳ１，１３ａＳ２の間や、第３磁極面１３ｂＮ１，１３ｂＮ２の間に磁気障壁が存在しなかった場合（図８）と同様にして電流を流した場合に対応している。磁束の流れそのものは、図８と図３８とに大差はないが、上述の理由により、２極のリラクタンストルクを得るには好適ではない。但し６極の磁束のみで駆動するのであれば、図２に示された場合と同様の効果を得ることができる。
【０１２９】
第７の実施の形態．
本実施の形態では種々の変形について説明する。図３９は、二種の変形を併有する回転子１の構成を例示する断面図である。第１の変形点として、磁束発生部１ａ，１ｂの間に複数の非磁性体１２４，１２５が設けられている点が挙げられる。
【０１３０】
磁性のシャフト４６は透磁性の本体部分１０ｔにおいて、回転子１を回転軸方向に貫通して設けられている。非磁性体１２４，１２５は回転中心を挟んでおり、シャフト４６及び本体部分１０ｔを、それぞれ本体部分１０ｍ，１０ｎから隔離している。本体部分１０ｍ，１０ｔ，１０ｎは非磁性体１２４，１２５の両端の外側で薄肉部１０３，１０４によって相互に連結されているが、上述の薄肉部１０１，１０２と同様、薄肉部１０３，１０４も磁気障壁として機能する。よってシャフト４６が磁性体であるにもかかわらず、これが第３磁極面の発生を妨げることはない。
【０１３１】
第２の変形点として、埋設穴１１ａ０の両端に幅広部９ａが、埋設穴１１ｂ０の両端に幅広部９ｂが、それぞれ設けられていることが挙げられる。幅広部９ａ，９ｂは回転子１の外周面近傍で周方向に沿って延び、ここには永久磁石１１ａ，１１ｂは埋設されない。
【０１３２】
幅広部９ａ，９ｂにより、同じ磁束発生部での第１磁極面と第３磁極面との間で磁束が短絡的に流れることを抑制する。これにより第１磁極面と第３磁極面の磁束をそれぞれの中央に集中させることができる。これはトルクを向上させるという観点から望ましい。
【０１３３】
なお、図１６において幅Ｔｇ，Ｔｍをほぼ同一に設定することが望ましいことと対応して、幅広部９ａ，９ｂの周方向の幅と、磁気障壁１２４，１２５の端部の幅の和とは、ほぼ同一に設定することが望ましい。
【０１３４】
図４０は第２の変形点の更に変形を例示する固定子１の断面図である。幅広部９ａ，９ｂの代わりに、それぞれ非磁性体９１ａ，９１ｂを設けている。非磁性体９１ａ，９１ｂはそれぞれ埋設穴１１ａ０，１１ｂ０の両端近傍に設けられているものの、これらと連通はしていない。しかしながら、非磁性体９１ａは埋設穴１１ａ０の両端と離隔しつつも近接しているので、本体部分１０ｍのうち、両者の間に位置する部分での磁気抵抗は大きく、実質的には幅広部９ａと同様の機能を果たす。非磁性体９１ｂも同様である。
【０１３５】
同様に、非磁性体１２の両端近傍には離隔しつつも近接して非磁性体９１ｃが設けられており、非磁性体１２の両端近傍での磁気障壁として機能する。そして実質的には、回転子１の表面近傍での磁気障壁の周方向の幅を広げることとなり、図１６において幅Ｔｇ，Ｔｍをほぼ同一に設定することが望ましいことと対応した効果を得ることができる。
【０１３６】
なお、図４０の埋設穴１１ａ０，１１ｂ０にそれぞれ永久磁石１１ａ，永久磁石１１ｂを図２のように埋設し、非磁性体１２の両端に、永久磁石１１ａの第２磁極面１１ａＳ側にＳ極、永久磁石１１ｂの第２磁極面１１ｂＮ側にＮ極を、それぞれ呈する永久磁石を設けてもよい。この場合、追加して配置された永久磁石も磁気障壁の一部として機能する。これにより磁束の空間高調波を低減できる。
【０１３７】
このように非磁性体１２の端部付近において別途に設けられる永久磁石は、第１磁極面及び第２磁極面を有する永久磁石（上述の例では永久磁石１１ａ，１１ｂ）よりも最大エネルギー積の小さい永久磁石を用いてもよい。
【０１３８】
図４１は永久磁石１１ａ，１１ｂの構成の変形を例示する、回転子１の断面図である。永久磁石１１ａ，１１ｂの形状として、図２においては回転子１の内周側に凸となる円弧形状が例示されていたが、永久磁石１１ａ，１１ｂは必ずしも単体の磁石で構成する必要はない。ここでは３枚の平板形状の永久磁石１１ａ１，１１ａ２，１１ａ３を用いて、略Ｕ字形状に永久磁石１１ａを構成している。同様にして３枚の平板形状の永久磁石１１ｂ１，１１ｂ２，１１ｂ３を用いて、略Ｕ字形状に永久磁石１１ｂを構成している。特にネオジム鉄ボロン系の焼結磁石の場合、平板磁石を良く用いるが、平板磁石を複数組み合わせて磁束量を増大させることが可能である。
【０１３９】
また、一枚の平板形状に永久磁石１１ａ，１１ｂを設定してもよい。
【０１４０】
図４２は他の変形にかかる回転子１の構造を例示する断面図である。本体部分１０ｍ，１０ｎは分離しており、更に永久磁石１１ａよりも外周側においても本体部分１０ｊが本体部分１０ｍとは分離している。同様にして永久磁石１１ｂよりも外周側において本体部分１０ｋが本体部分１０ｎとは分離している。
【０１４１】
しかしながら、穴１５が本体部分１０ｍ，１０ｎに穿たれており、これを介して図１２に示されたシャフト４が装着可能となる。よってシャフト４を介して本体部分１０ｍ，１０ｎは連結される。更に穴１６が本体部分１０ｍ，１０ｎ，１０ｃ，１０ｄに穿たれており、これに相当する貫通孔４３が端板４２に設けられれば、本体部分１０ｃ，１０ｄもシャフト４を介して本体部分１０ｍ，１０ｎと連結され得る。
【０１４２】
第１乃至第７実施の形態の説明では、回転子１における磁束発生部の個数として、２個の場合が例示されたが、２ｎ個（ｎは１以上の整数）存在していればよい。これにより回転子１には４ｎ個の第３磁極面が発生し、６ｎ個の極数を呈することになる。
【０１４３】
第８の実施の形態．
図４３は本発明の第８の実施の形態にかかる永久磁石電動機の構成を、回転軸Ｍに垂直な方向から見た断面図である。図４４は回転子１の構成をより詳細に示す断面図である。
【０１４４】
当該永久磁石電動機も、固定子２と、固定子２に対して空隙を介して対向する回転子１とを備える。そして固定子２は歯部２１の複数と、歯部２１を回転子１とは反対側で連結する環状のヨーク２２とを有している。
【０１４５】
歯部２１には集中巻にてＡ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線が歯部２１に巻回されている。図４及び図５で示された構成と同様に、Ａ相巻線は巻線Ａ１，Ａ２，Ａ３、Ｂ相巻線は巻線Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３、Ｃ相巻線は巻線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３によってそれぞれ直列接続されて構成され、Ａ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線は中性点Ｚにおいて相互に共通に接続され、スター結線を構成している。そしてＡ相巻線、Ｂ相巻線、Ｃ相巻線には三相インバータ３０により、それぞれＡ相電流ＩＡ、Ｂ相ＩＢ、Ｃ相ＩＣが供給され、６極の回転磁束が発生する。
【０１４６】
第１の実施の形態で説明したのと同様に、巻線Ａ１，Ａ２，Ａ３同士が相互に並列に接続されてＡ相巻線を構成し、巻線Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３同士が相互に並列に接続されてＢ相巻線を構成し、巻線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３同士が相互に並列に接続されてＣ相巻線を構成してもよい。さらに、スター結線ではなくデルタ結線を採用してもよい。
【０１４７】
回転子１は透磁性の本体１０、永久磁石体１４及び非磁性体１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂを有している。回転子１の本体１０は、略円筒形の側面１００を有しており、例えば電磁鋼板を積層して構成される。
【０１４８】
永久磁石体１４は、回転軸Ｍを挟んで側面１００において相互にほぼ正対する位置１０Ｐ，１０Ｒの間に延在する。永久磁石体１４は、例えば本体１０に穿たれ、永久磁石を埋設する埋設用穴１３に埋設される。この場合には回転子１は埋め込み磁石型となる。
【０１４９】
本体１０は埋設用穴１３及び非磁性体１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂによって本体部分１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆへとほぼ区分されている。より具体的には、本体部分１０ａは埋設用穴１３及び非磁性体１２１ａによって他の本体部分から区分され、本体部分１０ｂは埋設用穴１３及び非磁性体１２１ａ，１２２ａによって他の本体部分から区分され、本体部分１０ｃは埋設用穴１３及び非磁性体１２２ａによって他の本体部分から区分され、本体部分１０ｄは埋設用穴１３及び非磁性体１２２ｂによって他の本体部分から区分され、本体部分１０ｅは埋設用穴１３及び非磁性体１２２ｂ，１２１ｂによって他の本体部分から区分され、本体部分１０ｆは埋設用穴１３及び非磁性体１２１ｂによって他の本体部分から区分される。
【０１５０】
但し図４４に示された構成では、本体部分１０ａ〜１０ｆのうち、隣接するもの同士は本体１０の薄肉部を介して連結されている。より具体的には、本体部分１０ａ，１０ｂは非磁性体１２１ａよりも側面１００側の薄肉部と、非磁性体１２１ａと埋設用穴１３との間の薄肉部とによって連結されている。本体部分１０ｂ，１０ｃは非磁性体１２２ａよりも側面１００側の薄肉部と、非磁性体１２２ａと埋設用穴１３との間の薄肉部とによって連結されている。本体部分１０ｃ，１０ｄは位置１０Ｐでの埋設用穴１３よりも側面１００側の薄肉部によって連結されている。本体部分１０ｄ，１０ｅは非磁性体１２２ｂよりも側面１００側の薄肉部と、非磁性体１２２ｂと埋設用穴１３との間の薄肉部とによって連結されている。本体部分１０ｅ，１０ｆは非磁性体１２１ｂよりも側面１００側の薄肉部と、非磁性体１２１ｂと埋設用穴１３との間の薄肉部とによって連結されている。本体部分１０ｆ，１０ａは位置１０Ｒでの埋設用穴１３よりも側面１００側の薄肉部によって連結されている。
【０１５１】
永久磁石体１４には、位置１０Ｐ，１０Ｒの間で着磁方向が切り替わる転換位置１４Ｘ，１４Ｙが存在する。具体的には位置１０Ｒ、転換位置１４Ｘ，１４Ｙ，位置１０Ｐがこの順に並ぶ。例えば転換位置１４Ｘ，１４Ｙは、位置１０Ｐ，１０Ｒの間を三等分する。
【０１５２】
永久磁石体１４の着磁方向は永久磁石体１４の延在方向及び回転軸Ｍの双方に対してほぼ直交する。図４４に示された構造では永久磁石体１４は回転軸Ｍ近傍を通過し、回転子１のほぼ直径方向にて延在する。そして位置１０Ｒと転換位置１４Ｘの間において、本体部分１０ａ，１０ｆ側にはそれぞれＮ極の磁極面１４ａＮ及びＳ極の磁極面１４ａＳが現れる。転換位置１４Ｘ，１４Ｙの間において、本体部分１０ｂ，１０ｅ側にはそれぞれＳ極の磁極面１４ｂＳ及びＮ極の磁極面１４ｂＮが現れる。転換位置１４Ｙと位置１０Ｐの間において、本体部分１０ｃ，１０ｄ側にはそれぞれＮ極の磁極面１４ｃＮ及びＳ極の磁極１１ｃＳが現れる。転換位置１４Ｘ，１４Ｙは実質的には着磁されてはいないか、他の部分よりも弱く着磁されている。あるいは回転軸Ｍに沿って着磁されていてもよい。
【０１５３】
このような着磁を得るため、永久磁石体１４はその厚み方向に異方性を有すると好適である。永久磁石体１４単体で複数極を並行して着磁する場合はもとより、永久磁石体１４を回転子１内部に埋設したのちに着磁する場合であっても、着磁率が良好で、また、最大エネルギー積も向上できる。
【０１５４】
あるいは見方を変えれば、永久磁石体１４は３個の永久磁石１４ａ，１４ｂ，１４ｃを一体として備え、転換位置１４Ｘにおいて永久磁石１４ａ，１４ｂが、転換位置１４Ｙにおいて永久磁石１４ｂ，１４ｃが、それぞれ隣接すると把握することもできる。この場合、転換位置１４Ｘ，１４Ｙは隣接する永久磁石の隣接位置として把握することができる。
【０１５５】
非磁性体１２１ａ，１２１ｂは転換位置１４Ｘ近傍から側面１００近傍へと延び、非磁性体１２２ａ，１２２ｂは転換位置１４Ｙ近傍から側面１００近傍へと延びる。非磁性体１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂと、側面１００及び埋設用穴１３との間の薄肉部の厚みは小さいので、磁気飽和が生じやすい。よって本体部１０ａ〜１０ｆを機械的に連結するものの、永久磁石１４ａ，１４ｂ，１４ｃの磁束のごく一部によりひとたび磁気飽和してしまえば、これらの薄肉部において磁束を透過させる機能は殆どない。換言すれば転換位置１４Ｘ，１４Ｙのそれぞれの両側から側面１００へと磁気障壁が延びていることになる。
【０１５６】
但し永久磁石体１４は埋設用穴１３に埋設され、永久磁石体１４の透磁率も通常は低いので、これも磁気障壁として機能することになる。
【０１５７】
非磁性体１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂの永久磁石体１４側の端部は本体１０の薄肉部を残すことなく、永久磁石体１４に接触してもよい。例えば非磁性体１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂを本体１０に穿たれた空隙とする場合には、非磁性体１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂを埋設用穴１３と一体に形成することができる。但し、回転子１の機械的強度の観点からは、非磁性体１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂに樹脂等の充填物で充填することが望ましい。
【０１５８】
転換位置１４Ｘ，１４Ｙを隔てた磁束はこれらの磁気障壁によって透過が阻まれるので、本体部分１０ａ〜１０ｆは磁気的に相互に遮蔽される。よって例えば磁極面１４ａＮから発生した磁束は本体部分１０ａを経由して側面１００へと流れ、本体部分１０ａの側面１００にＮ極の磁極面を形成する。同様にして磁極面１４ｂＳから発生した磁束は本体部分１０ｂの側面１００にＳ極の磁極面を形成し、磁極面１４ｃＮから発生した磁束は本体部分１０ｃの側面１００にＮ極の磁極面を形成し、磁極面１４ｃＳから発生した磁束は本体部分１０ｄの側面１００にＳ極の磁極面を形成し、磁極面１４ｂＮから発生した磁束は本体部分１０ｅの側面１００にＮ極の磁極面を形成し、磁極面１４ａＳから発生した磁束は本体部分１０ｆの側面１００にＳ極の磁極面を形成する。
【０１５９】
このように、着磁方向が異なる永久磁石体１４を設けることにより、Ｎ極、Ｓ極からそれぞれ発生する磁束が本体１０を介して側面１００へと導かれる。よって延在する永久磁石体１４の個数の六倍（より正確には転換位置１４Ｘ，１４Ｙの個数２に１を加えた値の２倍）の個数の磁極面が側面１００に発生する。永久磁石体１４は側面においてほぼ相互に正対する位置１０Ｐ，１０Ｒの間に延在し、転換位置１４Ｘ，１４Ｙは位置の間を三等分するので、これらの磁極面における磁束密度はほぼ等しく揃えることができる。
【０１６０】
望ましくは後述するように、本体部分１０ａ〜１０ｆが側面１００において露呈する面積を等しくすることが望ましい。これにより側面１００に現れる磁極面同士が均一となる。
【０１６１】
上述のように構成された回転子１に対して、固定子２において三相電流ＩＡ，ＩＢ，ＩＣを流す。これらは既に第１の実施の形態において図６及び図７を用いて説明した。
【０１６２】
図４５は図４３に示された構成において流れる磁束のシミュレーション結果を示している。図１０、図４５のいずれのシミュレーションにおいても、固定子２に供給された電流は共通している。具体的には回転子１が図４３の基準位置から電気角で１８０度回転した位置において供給された場合の磁束が示されている。
【０１６３】
図４６は、図１０に示された従来の構造のトルク波形Ｑ０と、図４３（図４５）に示された構造のトルク波形Ｑ３とを示すグラフである。縦軸にはトルクを任意単位で採用し、横軸は回転角度を採用し、１／３回転分のトルク波形を示している。トルク波形Ｑ３はトルク波形Ｑ０のほぼ１／２となっている。本発明にかかる構造で用いている永久磁石の量は従来の構造で用いている永久磁石の量のほぼ１／３であるので、永久磁石の単位体積当たりに発生するトルクは約１．５倍となっている。これはつまり永久磁石の磁束を有効に活用していることを示している。
【０１６４】
第９の実施の形態．
本実施の形態においては好適な位置関係を説明する。図４７は、永久磁石を埋設する埋設用穴１３と、非磁性体１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂとの位置関係を例示する断面図である。なお、必ずしも厳密に埋設用穴１３の両端まで永久磁石体１４が埋設されている必要はない。
【０１６５】
埋設用穴１３の両端は、位置１０Ｐ，１０Ｒ近傍まで延びており、非磁性体１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂの側面１００側の端部と共に、側面１００をほぼ六等分している。即ち、位置１０Ｒに対して非磁性体１２１ａの側面１００側の端部は周方向に角度θａだけ離れており、非磁性体１２１ａの側面１００側の端部に対して非磁性体１２２ａの側面１００側は端部周方向に角度θｂだけ離れており、非磁性体１２２ａの側面１００側の端部に対して位置１０Ｐは周方向に角度θｃだけ離れており、位置１０Ｐに対して非磁性体１２２ｂの側面１００側の端部は周方向に角度θｄだけ離れており、非磁性体１２２ｂの側面１００側の端部に対して非磁性体１２１ｂの側面１００側は端部周方向に角度θｅだけ離れており、非磁性体１２１ｂの側面１００側の端部に対して位置１０Ｒは周方向に角度θｆだけ離れている。そしてこれらの角度θａ，θｂ，θｃ，θｄ，θｅ，θｆは相互にほぼ等しく６０度である。
【０１６６】
このようにして回転子１の磁極面をほぼ等しい角度に等配することができる。角度θａ，θｂ，θｃ，θｄ，θｅ，θｆのうち、いずれかが極端に大きかったりした場合、即ち６０度を大幅に越えるような値である場合、６０度を超えた部分には、負のトルクが発生したりする可能性がある。よって上述のように等配することは、磁束密度を軸方向に対称とし、回転子の振れ回り運動の発生を抑制できる観点から望ましい。但し角度の若干の増減は、トルクリプル低減等のため、設計事項として変更する場合もあり得る。
【０１６７】
なお、磁極面１４ａＳ，１４ａＮ，１４ｂＳ，１４ｂＮ，１４ｃＮ，１４ｃＳから側面１００に至るまでの磁気抵抗と同程度に揃えることは、磁束密度を軸方向に対称とする観点からは望ましい。しかし本体部分１０ｂ，１０ｅにおいて永久磁石体１４から側面１００に至るまでの平均距離は、本体部分１０ａ，１０ｆにおいて永久磁石体１４から側面１００に至るまでの平均距離や、本体部分１０ｃ，１０ｄにおいて永久磁石体１４から側面１００に至るまでの平均距離と比較して長い。よって本体部分１０ｂ，１０ｅにおいて永久磁石体１４から側面１００に至るまでの平均幅を拡げて磁気抵抗を下げるため、非磁性体１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂはそれぞれ本体部分１０ａ，１０ｆ，１０ｃ，１０ｄに向けて凸となるように湾曲してもよい。これは位置１０Ｒ側に位置する本体部分１０ａ，１０ｆを区分する非磁性体１２１ａ，１２１ｂは、本体部分１０ａ，１０ｆに対して凸に湾曲し、位置１０Ｐ側に位置する本体部分１０ｃ，１０ｄを区分する非磁性体１２２ａ，１２２ｂは、本体部分１０ｃ，１０ｄに対して凸に湾曲する、と把握することができる。
【０１６８】
第１０の実施の形態．
次に好適な寸法関係について説明する。図４８は回転子１についての好適な寸法関係を例示する断面図であり、非磁性体１２１ｂの側面１００や位置１０Ｒでの埋設用穴１３近傍を拡大して示している。以下では図示された部分について説明するが、位置１０Ｐでの埋設用穴１３や非磁性体１２１ａ，１２２ａ，１２２ｂについても同様に好適な寸法を採ることが望ましい。
【０１６９】
非磁性体１２１ｂは幅Ｔｇ１を有している。但し非磁性体１２１ｂは側面１００に対して垂直ではなく、傾いているので、非磁性体１２１ｂの側面１００側の端部では、側面１００に沿っての幅Ｔｇ２が幅Ｔｇ１よりも広くなっている。
【０１７０】
第４の実施の形態と同様に、非磁性体１２１ｂと側面１００との間の薄肉部の厚さをＢｇとし、位置１０Ｒ近傍での埋設用穴１３の端部と側面１００との間の薄肉部の厚さをＢｍとし、埋設用穴１３が側面１００近傍で有する幅をＴｍとした。
【０１７１】
幅Ｔｇ２，Ｔｍをほぼ等しく設定することは、固定子２から見た回転子１の側面１００近傍の磁気突極性を均一にする観点で望ましい。これにより安定した電動機特性を得ることができる。
【０１７２】
なお、例えば特許文献７のように、埋設用穴１３の端部を幅広とする場合もある。この場合は、幅Ｔｍは側面１００近傍で拡がった値を採用する。また、特許文献８に開示されるように、敢えてこれらの幅を異ならせてもよい。また、埋設用穴１３の端部近傍に別途に独立して空隙を設けてもよい。これは実質的に幅Ｔｍを側面１００近傍で拡げる効果を招来する。
【０１７３】
また、厚さＢｇ，Ｂｍをほぼ等しく設定することも、薄肉部の漏れ磁束の影響を均一とできる観点から望ましい。また応力が均一に分布することになり、極端に応力が集中する部分がないため、強度面でも有利である。
【０１７４】
また、非磁性体１２１ｂの幅Ｔｇ１を、回転子１と固定子２との間の空隙よりも広く、例えば２倍程度以上にすることも、非磁性体１２１ｂでの磁束の漏れを低減し、回転子１の磁極面における磁束密度の低下を防ぐ点で望ましい。
【０１７５】
上記の説明において、幅Ｔｇ１，Ｔｇ２，Ｔｍ、厚さＢｇ，Ｂｍ、回転子１と固定子２との間の空隙の関係は、それぞれ独立して設定することができる。即ち上述の３つの関係の一つでも得られればそれぞれの効果が得られる。もっとも、上述の３つの関係を全て満足すれば最良の効果が得られる。
【０１７６】
第１１の実施の形態．
本発明にかかる回転子１の構造は、図４３及び図４４に示されたものに限定されるものではない。永久磁石体１４が位置１０Ｐ，１０Ｒの間に延在し、転換位置１４Ｘ，１４Ｙが位置１０Ｐ，１０Ｒの間に少なくとも一つ存在し、転換位置１４Ｘ，１４Ｙの各々近傍から、側面１００近傍へと延びる磁気障壁が存在し、永久磁石体１４の着磁方向が永久磁石体１４の延在する方向及び回転軸Ｍの双方に対してほぼ直交すればよい。磁気障壁としては非磁性体１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂ及びその両側の薄肉部が例示された。
【０１７７】
図４９は本実施の形態にかかる回転子１の構造を例示する断面図であり、その回転軸Ｍに垂直な断面を示している。永久磁石体１４は回転軸Ｍを避けて設けられ、位置１０Ｐ，１０Ｒの近傍に端を有する略円弧形状を呈している。但し、本体部分１０ａ，１０ｆ側にはそれぞれＮ極の磁極面１４ａＮ及びＳ極の磁極面１４ａＳが現れる。転換位置１４Ｘ，１４Ｙの間において、本体部分１０ｂ，１０ｅ側にはそれぞれＳ極の磁極面１４ｂＳ及びＮ極の磁極面１４ｂＮが現れる。転換位置１４Ｙと位置１０Ｐの間において、本体部分１０ｃ，１０ｄ側にはそれぞれＮ極の磁極面１４ｃＮ及びＳ極の磁極面１４ｃＳが現れる。つまり永久磁石体１４の着磁方向が永久磁石体１４の延在する方向及び回転軸Ｍの双方に対してほぼ直交している点では、図４３、図４４に示されたように平板状の永久磁石体１４を採用した場合と共通する。
【０１７８】
このように永久磁石体１４を回転軸Ｍを避けて配置することにより、回転軸Ｍを含んだ領域において本体１０に貫通するシャフト４０を設けることができる。ここでは本体部分１０ｂにシャフト４０が設けられた場合が例示されている。
【０１７９】
なお永久磁石の円弧形状によっては、図４３、図４４に示されたような平板状の永久磁石体１４よりも発生させる磁束量を大きくできる場合もある。また、図４９では埋設用穴１３の端部には永久磁石体１４が埋設されない空隙が残っている場合が例示されている。
【０１８０】
このような構成においても、転換位置１４Ｘ，１４Ｙが永久磁石体１４をほぼ三等分し、転換位置１４Ｘから非磁性体１２１ａ，１２１ｂが、転換位置１４Ｙから非磁性体１２２ａ，１２２ｂが、それぞれ側面１００へと延びて磁気障壁が設けられる。非磁性体１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂ及び位置１０Ｐ，１０Ｒは側面１００を周方向に六等分する角度に配置されることが望ましい。但し、本体部分１０ａ〜１０ｆのそれぞれにおける永久磁石体１４から側面１００に至るまでの磁気抵抗を、相互に均一にしやすい点では、図４３、図４４、図４７に示された構造の方が好適である。
【０１８１】
シャフト４０の材質については、非磁性体び絶縁体の少なくともいずれかであることが望ましい。非磁性体を採用することによりシャフト４０内部に磁束が通らず、磁束が有効に活用できるからである。また絶縁体を採用することにより、もしシャフト４０に磁性体を採用したとしてもシャフト４０内部に渦電流が発生しない。ここで、非磁性体の例としてはステンレスやアルミニウム、絶縁体としてはエンジニアリングプラスチックや互いに絶縁された鉄粉を固めてなる材質が例示される。
【０１８２】
図５０は本実施の形態の変形にかかる回転子１の構造を例示する断面図であり、その回転軸Ｍに垂直な断面を示している。埋設用穴１３は設けられず、永久磁石体１４は位置１０Ｐ，１０Ｒの間に延在するものの、側面１００近傍にほぼ半周分備えられている。但し転換位置１４Ｘ，１４Ｙが位置１０Ｐ，１０Ｒの間に存在し、永久磁石体１４をほぼ三等分している点、転換位置１４Ｘ，１４Ｙの各々近傍から、側面１００近傍へと延びる磁気障壁が存在する点、永久磁石体１４の着磁方向が永久磁石体１４の延在する方向及び回転軸Ｍの双方に対してほぼ直交する点では、図４３、図４４に示された構造や図４９に示された第１の変形にかかる構造と共通している。
【０１８３】
但し、磁気障壁の一部としては、転換位置１４Ｘ，１４Ｙから、永久磁石体１４が設けられている側とは反対側の側面１００へと延びる非磁性体１２１，１２２が設けられており、これまで説明されてきた場合と比較して、非磁性体の個数は半減している。ここでは非磁性体１２１，１２２のみならず、非磁性体１２１，１２２の両端と、側面１００との間の本体１０の薄肉部も（容易に磁気飽和するので）磁気障壁として機能する。
【０１８４】
なお、非磁性体１２１，１２２は回転軸Ｍ近傍に設けられるシャフト４０を避けて延在している。非磁性体１２１，１２２とシャフト４０との間を十分広くし、シャフト４０にまで磁束が漏れないようにすることが望ましい。しかし、上述のようにシャフト４０は非磁性体び絶縁体の少なくともいずれかであることがより望ましい。
【０１８５】
非磁性体１２１，１２２は本体１０を本体部分１０ａ，１０ｂ，１０ｃにほぼ区分する。より具体的には本体部分１０ａは非磁性体１２１に対して回転軸Ｍに対して反対側に位置し、本体部分１０ｃは非磁性体１２２に対して回転軸Ｍに対して反対側に位置し、本体部分１０ｂは回転軸Ｍを含んで非磁性体１２１，１２２に囲まれて位置する。シャフト４０は本体部分１０ｂにおいて設けられる。
【０１８６】
また、永久磁石体１４の６つの磁極面のうち、側面１００には磁極面１４ａＮ，１４ｂＳ，１４ｃＮが対向して設けられ、図示されない固定子２側には磁極面１４ａＳ，１４ｂＮ，１４ｃＳが対向して設けられる。
【０１８７】
本変形では、位置１０Ｐ，１０Ｒにおいても磁気障壁が設けられる。ここでは本体１０と永久磁石体１４の端部との間に空隙が設けられている。これは本体部分１０ａを介して磁極面１４ａＮ，１４ａＳの間で、また本体部分１０ｃを介して磁極面１４ｃＮ，１４ｃＳの間で、それぞれ磁束が短絡して流れないようにするためである。
【０１８８】
以上のような構成により、本体部分１０ａのうち、側面１００として露出している部分は磁極面１４ａＮから発生した磁束によって回転子１のＮ磁極面として機能する。一方、本体部分１０ａのうち、側面１００として露出している部分とは反対側では永久磁石体１４の磁極面１４ａＳが回転子１のＳ磁極面として機能する。同様にして、本体部分１０ｂのうち、側面１００として露出している部分は磁極面１４ｂＳから発生した磁束によって回転子１のＳ磁極面として機能する。一方、本体部分１０ｂのうち、側面１００として露出している部分とは反対側では永久磁石体１４の磁極面１４ｂＮが回転子１のＮ磁極面として機能する。本体部分１０ｃのうち、側面１００として露出している部分は磁極面１４ｃＮから発生した磁束によって回転子１のＮ磁極面として機能する。一方、本体部分１０ｃのうち、側面１００として露出している部分とは反対側では永久磁石体１４の磁極面１４ｃＳが回転子１のＳ磁極面として機能する。
【０１８９】
例えば、永久磁石体１４の磁極面がそのまま回転子１の磁極面として機能するものも、永久磁石体１４の磁極面から本体部分を経由した磁束によって回転子１の磁極面として機能するものも、固定子２との間の空隙は略同一とする。
【０１９０】
このようにして回転子１は、固定子２（図示せず）に対向した位置で３個のＮ磁極面と３個のＳ磁極面とが交互に配置されるので、図４３、図４４に示された構造や図４９に示された構造と同様に回転する。
【０１９１】
もちろん、回転子１の磁極面間での均一性を高めるために、位置１０Ｐ，１０Ｒ、非磁性体１２１，１２２の端部は側面１００をほぼ周方向に六等分することが望ましい。
【０１９２】
図５１は図５０に示された変形において流れる磁束のシミュレーション結果を示している。シミュレーションにおいて固定子２に供給される電流は、図１０及び図４５で採用された電流と共通している。図５２は、図５０に示された変形で得られるトルク波形Ｑ４を、図４６に示された従来の構造のトルク波形Ｑ０、図４４に示された構造のトルク波形Ｑ３と併せて示すグラフである。当該グラフでも図４６と同じ単位を縦軸を採用し、横軸には回転角度を採って１／３回転分のトルク波形を示している。
【０１９３】
本変形では、永久磁石体１４の磁極面がそのまま回転子１の磁極面として機能するものと、永久磁石体１４の磁極面から本体部分を経由した磁束によって回転子１の磁極面として機能するものとが混在しているので、トルク波形Ｑ４は脈動がトルク波形Ｑ３よりは多い。しかし、磁石の個数を減らしつつも永久磁石の磁束を有効に活用し、トルクを大きくすることができる。特に一般的な表面磁石型電動機において用いられる永久磁石と比較すると半分の体積で実現されるので、永久磁石についてのコスト（加工コストも含む）を低減することができる。
【０１９４】
図４４、図４９、図５０に示されたいずれの構造も、回転子１の磁極面が有する磁気突極性により、第６の実施の形態と同様にリラクタンストルクを利用することができる。第６の実施の形態で説明されたように、弱め磁束を採用する負荷領域を除いて考えると、リラクタンストルクを最大化するための電流位相は、０度を超え４５度未満である。
【０１９５】
第６の実施の形態で角度β2について述べたように、進相角度として１５〜３５度、例えば２０度を採用できる。但し、図５０に示された回転子１は、図４４や図４９に示された回転子１と比較して突極性が小さく、リラクタンストルクは小さくなる。
【０１９６】
第１２の実施の形態．
上述のように、シャフト４０が本体１０に貫通して設けられる場合もあるが、図４３、図４４、図４７に示されるようにシャフト４０を本体１０に貫通して設けることが困難な構造もある。そこで、本項ではシャフト４０の望ましい構成について説明する。
【０１９７】
図４３、図４４、図４７に例示された構造では、シャフト部分が略記されていたが、当該断面に現れていない位置においてシャフトが設けられていることも望ましい形態の一つである。例えば、非磁性体１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂと一体成形され、回転子１の片端部または両端部から突出する樹脂製のシャフトを設けることも望ましい。
【０１９８】
図５３は回転子１の回転軸Ｍ方向の端部の一方にシャフト４を設けた構造を例示する斜視図である。当該端部の両方にシャフト４を設けてもよい。
【０１９９】
第２の実施の形態で示された構造と類似して、シャフト４はシャフト本体４１と、端板４２とを有している。端板４２の中央には穴４４が、その周囲には貫通孔４３が穿たれている。穴４４にはシャフト本体４１が貫挿されて固定される。但し本実施の形態では貫通孔４３が６個設けられている場合が例示されている。
【０２００】
回転子１の回転軸Ｍ方向端部の本体部分１０ａ〜１０ｆには、それぞれ例えば１個の穴１５が穿たれている。穴１５と穴４３とは相互に対応して配置されており、両者間は図示されないボルトやリベットなどで固定される。
【０２０１】
シャフト４は回転子１内部を貫通しないため、磁性体、例えば鉄を使用しても、永久磁石体１４の両側の磁極面を短絡させず、軸受の損失が増大することも回避できる。また永久磁石体及び非磁性体の配置に自由度が増す。
【０２０２】
第２の実施の形態と同様に、端板４２はバランスウエイトを兼ねてもよいが、端板４２は非磁性体であることが望ましい。磁性体を採用すれば、永久磁石体１４の両側の磁極面からの磁束が端板４２を介して短絡し、側面１００において固定子２の磁極面が発生しにくくなるからである。
【０２０３】
図５４は本実施の形態の変形にかかる回転子１の構造を例示する断面図である。本体部分１０ａ〜１０ｆは永久磁石体１４、非磁性体１２１ａ，１２１ｂ，１２２ａ，１２２ｂによって相互に分離されている。しかしながら、穴１５が本体部分１０ａ〜１０ｆに穿たれており、これを介して図５３に示されたシャフト４が装着可能となる。よってシャフト４を介して本体部分１０ａ〜１０ｆが連結される。更に穴１６が本体部分１０ａ〜１０ｆに穿たれており、これに相当する貫通孔４３が端板４２に設けられれば、ボルトなどを使用して、より強固に本体部分１０ａ〜１０ｆを締結することができる。
【０２０４】
図５５は本実施の形態の他の変形にかかる回転子１の構造を例示する断面図である。永久磁石体１４が位置１０Ｐ，１０Ｒの間にほぼ直線状に延在し、転換位置１４Ｘが位置１０Ｐ，１０Ｒの間に存在して永久磁石体１４をほぼ二等分している。つまり転換位置１４Ｘは回転軸（図示しない）近傍に配置される。転換位置１４Ｘの近傍から、側面１００近傍へと延びる磁気障壁が存在する。磁気障壁としては転換位置１４Ｘにおける永久磁石体１４、非磁性体１２１ａ，１２１ｂ及びその両側の薄肉部が機能する。
【０２０５】
本体１０は埋設用穴１３及び非磁性体１２１ａ，１２１ｂによって本体部分１０ａ，１０ｂ，１０ｅ，１０ｆへとほぼ区分されている。より具体的には、本体部分１０ａは位置１０Ｒ側の埋設用穴１３及び非磁性体１２１ａによって他の本体部分から区分され、本体部分１０ｂは位置１０Ｐ側の埋設用穴１３及び非磁性体１２１ａによって他の本体部分から区分され、本体部分１０ｅは位置１０Ｐ側の埋設用穴１３及び非磁性体１２１ｂによって他の本体部分から区分され、本体部分１０ｆは位置１０Ｒ側の埋設用穴１３及び非磁性体１２１ｂによって他の本体部分から区分される。
【０２０６】
但し図５５に示された構成では、本体部分１０ａ，１０ｂ，１０ｅ，１０ｆのうち、隣接するもの同士は本体１０の薄肉部を介して連結されている。より具体的には、本体部分１０ａ，１０ｂは非磁性体１２１ａよりも側面１００側の薄肉部と、非磁性体１２１ａと埋設用穴１３との間の薄肉部とによって連結されている。本体部分１０ｂ，１０ｅは位置１０Ｐでの埋設用穴１３よりも側面１００側の薄肉部によって連結されている。本体部分１０ｅ，１０ｆは非磁性体１２１ｂよりも側面１００側の薄肉部と、非磁性体１２１ｂと埋設用穴１３との間の薄肉部とによって連結されている。本体部分１０ｆ，１０ａは位置１０Ｒでの埋設用穴１３よりも側面１００側の薄肉部によって連結されている。
【０２０７】
永久磁石体１４の着磁方向は永久磁石体１４の延在方向及び回転軸Ｍの双方に対してほぼ直交する。図５５に示された構造では永久磁石体１４は回転軸近傍（即ち転換位置１４Ｘ近傍）を通過し、回転子１のほぼ直径方向にて延在する。そして位置１０Ｒと転換位置１４Ｘの間において、本体部分１０ａ，１０ｆ側にはそれぞれＮ極の磁極面１４ａＮ及びＳ極の磁極面１４ａＳが現れる。転換位置１４Ｘと位置１０Ｐの間において、本体部分１０ｂ，１０ｅ側にはそれぞれＮ極の磁極面１４ｂＮ及びＳ極の磁極面１４ｂＳが現れる。転換位置１４Ｘは実質的には着磁されてはいない。
【０２０８】
あるいは見方を変えれば、永久磁石体１４は２個の永久磁石１４ａ，１４ｂを一体として備え、転換位置１４Ｘにおいて永久磁石１４ａ，１４ｂが隣接すると把握することもできる。この場合、転換位置１４Ｘは隣接する永久磁石の隣接位置として把握することができる。
【０２０９】
本体部分１０ｂ，１０ｆには、永久磁石体１４を避けた位置で、回転軸Ｍ（図示せず）に関してほぼ１８０°対称となる２個の貫通穴１７が穿たれている。
【０２１０】
図５６は図５５に例示された構造の回転子１に対してシャフト４５を設ける態様を例示する斜視図である。シャフト４５は軸受保持部分４５ｓと、一対の回転子貫通部分４５ｒとを有している。回転子貫通部分４５ｒは軸受保持部分４５ｓに対して偏芯している。回転子貫通部分４５ｒが貫通穴１７に嵌合することにより、軸受保持部分４５ｓを回転軸として回転子１が回転可能となる。
【０２１１】
回転子貫通部分４５ｒは１つでもよい。この場合、シャフト４５の機械的強度は通常のクランクシャフトとしての加工で足りる。但し、回転子貫通部分４５ｒを１８０度対称位置に２個設けることにより、シャフト４５を回転軸とする回転子１の回転バランスを良好とすることができる。
【０２１２】
なお、回転子１はその本体１０が通常は積層鋼板から構成されるのに対し、シャフト４５は一体ものの鉄等からなるため、抵抗率が小さい。よってシャフト４５の材料としては非磁性体を採用し、シャフト４５内部に磁束を通りにくくすることで渦電流の発生を抑制することが望ましい。
【０２１３】
逆に、もしシャフト４５の材料として磁性体を採用するのであれば、抵抗率が小さく、互いに絶縁された粉末を固めた材料を採用することが望ましい。図５５、図５６に示されたように極対数が２個（即ち磁極面の個数は４個）などの偶数である場合、回転子貫通部分４５ｒを嵌合させる貫通穴１７を２箇所の対称位置に設けても、シャフト４５を介しての磁束の短絡は発生しない。貫通穴１７が設けられる本体部分（図５５を例に採れば本体部分１０ｂ，１０ｆ）の側面１００には同極性の磁極面が発生するからである。
【０２１４】
しかし図４３、図４４、図４７に示された構造や図４９に示された構造のように、極対数が３個（即ち磁極面の個数は６個）などの奇数である場合、回転子貫通部分４５ｒを嵌合させる貫通穴１７を２箇所の対称位置に設けると、シャフト４５を介しての磁束の短絡が発生する。従って図５６に示されたようなシャフト４５を用いる場合には、シャフト４５は非磁性でなければならない。
【０２１５】
ところが、図５０に示されるような構造のように、永久磁石体１４が回転子１の側面１００において設けられるような形状では、同一の本体部分１０ｂにおいて貫通穴１７を設けることができるので、必ずしもシャフト４５を非磁性体で構成する必要はない。図５７はかかる構造を例示する回転子１の断面図であり、図５０に示された構造と比較して、非磁性体１２１，１２２はシャフト４０を迂回する必要がないので、緩やかなカーブを呈するか、あるいはほぼ直線状に延在する。そして本体部分１０ｂには回転軸Ｍに関してほぼ１８０°対称となる２個の貫通穴１７が穿たれている。図５８は図５６と同様にして回転子貫通部分４５ｒが貫通穴１７に嵌合する態様を例示する斜視図である。これにより、軸受保持部分４５ｓを回転軸として回転子１が回転可能となる。
【０２１６】
第１３の実施の形態．
相互に共通する回転軸を有する回転子を複数設けて連結してもよい。図５９は固定子２を一部破断してモータを示す斜視図である。第５の実施の形態と同様に、回転子１は回転子１Ａ，１Ｂに分割されている。
【０２１７】
図６０（ａ），（ｂ）はそれぞれ回転子１Ａと固定子２との位置関係、回転子１Ｂと固定子２との位置関係を示す断面図である。回転子１Ａ，１Ｂの両者を併せた全体としての回転子１と固定子２との位置関係は、図６０（ａ），（ｂ）において共通である。
【０２１８】
回転子１Ａ，１Ｂは同じ構造を呈している。永久磁石体１４Ａ，１４Ｂは図４４の永久磁石体１４に相当し、非磁性体１２１ａＡ，１２１ａＢは図４４の非磁性体１２１ａに相当し、非磁性体１２１ｂＡ，１２１ｂＢは図４４の非磁性体１２１ｂに相当し、非磁性体１２２ａＡ，１２２ａＢは図４４の非磁性体１２２ａに相当し、非磁性体１２２ｂＡ，１２２ｂＢは図４４の非磁性体１２２ｂに相当する。
【０２１９】
固定子２の構造は回転軸Ｍについて周方向にずれてはいないが、回転子１Ａ，１Ｂの配置は相互に周方向に角度δでずれている。具体的には回転子１Ａに属する永久磁石体１４Ａの位置と、回転子１Ｂに属する永久磁石体１４Ｂの位置とは、周方向に角度δでずれている。同様に非磁性体１２１ａＡ，１２１ｂＡ，１２２ａＡ，１２２ｂＡの位置と、非磁性体１２１ａＢ，１２１ｂＢ，１２２ａＢ，１２２ｂＢの位置も周方向に角度δでずれている。
【０２２０】
図６０（ａ）（ｂ）においては固定子２におけるある基準位置と、非磁性体１２Ｂの中心線をそれぞれ一点鎖線及び二点鎖線で示している。回転子１Ａでは非磁性体１２Ａの中心と上述の基準位置とが一致するが、回転子１Ｂでは非磁性体１２Ｂの中心と上述の基準位置とが角度δでずれている。上述のように回転子１は回転子１Ａと回転子１Ｂが相互に固着されて連結されるので、同じ固定子２の位置に対して、回転子１Ａと回転子１Ｂが与える磁束の流れは異なる。
【０２２１】
従来から、回転子を回転軸方向に沿って分割し、かつ相互に周方向に異なる配置をすることにより、トルクの脈動を低減することが、例えば特許文献９において提示されている。同様にして、本発明においても図５９、図６０に示される構成を採ることにより、トルクの脈動を低減することができる。このように分割される回転子としては、図４３、図４４、図４７に示された構造の他、図４９、図５０、図５４、図５５に示された構造をも採用することができる。
【０２２２】
総括的な説明．
なお、本発明は下記のように把握することができる。固定子２と、この固定子２に対して空隙Ａｇｉ，Ａｇｍを介して対向する回転子１とを備える永久磁石電動機であり、回転子は、回転軸Ｍを中心とする略円筒形の側面１００を有する本体１０を備える。そして回転軸に垂直な断面において、磁極面の境界たる位置（ここでは磁極面境界位置と称す）が側面１００において設定される。そしてこれらの間で磁気障壁が延在する。
【０２２３】
図２、図１５に即してみれば、第１の磁極面境界位置及び第２の磁極面境界位置はそれぞれ位置１０Ｑ１，１０Ｑ２として示されており、磁気障壁１９がこれらの間で延在している。
【０２２４】
また図３９に即してみれば、位置１０Ｑ１，１０Ｑ２の間で非磁性体１２４，１２５が設けられている。図４０に即してみれば位置１０Ｑ１，１０Ｑ２の間で非磁性体１２が設けられている。上述のように、非磁性体１２，１２４，１２５の両端と側面との間の薄肉部１０１〜１０４も磁気障壁として機能している。
【０２２５】
図４２に即してみれば、位置１０Ｑ１，１０Ｑ２の間で本体部分１０ｍ，１０ｎが分離しており、両者の間に磁気障壁が存在する。
【０２２６】
図４４、図４７、図４９、図５４に即してみれば、第１の磁極面境界位置及び第２の磁極面境界位置は、それぞれ位置１０Ｑ３，１０Ｑ４として示されており、非磁性体１２１ａ，１２１ｂ及び転換位置１４Ｘでの永久磁石体１４、並びにこれら相互間の薄肉部、更には非磁性体１２１ａ，１２１ｂと側面１００との間の薄肉部は、位置１０Ｑ３，１０Ｑ４の間で延在して磁気障壁として機能している。図５５に関しても同様の説明が可能である。
【０２２７】
また位置１０Ｑ５，１０Ｑ６の間でも、非磁性体１２２ａ，１２２ｂ及び転換位置１４Ｙでの永久磁石体１４、並びにこれら相互間の薄肉部、更には非磁性体１２２ａ，１２２ｂと側面１００との間の薄肉部が延在し、これらが磁気障壁として機能している。
【０２２８】
図５０、図５７に関しても、位置１０Ｑ３，１０Ｑ４の間では非磁性体１２１が、位置１０Ｑ５，１０Ｑ６の間では非磁性体１２２が、それぞれ延在しており、これら自身及びこれらの両端にある本体１０の薄肉部が磁気障壁として機能している。
【０２２９】
そして回転子２は、上述の磁気障壁を介して相互に反対側に設けられた複数の永久磁石を備える。この永久磁石は極性が異なる磁極面を有している。
【０２３０】
図２、図１５に即してみれば、磁気障壁１９を介して永久磁石１１ａ，１１ｂが、相互に反対側に設けられている。そして永久磁石１１ａは磁極面１１ａＮ，１１ａＳを、永久磁石１１ｂは磁極面１１ｂＮ，１１ｂＳを、それぞれ有している。図４２についても同様の説明が可能である。
【０２３１】
また図４１に即してみても、非磁性体１２を介して永久磁石１１ａ，１１ｂが、相互に反対側に設けられている。
【０２３２】
図４４、図４７、図４９、図５４に即してみれば、位置１０Ｑ３，１０Ｑ４の間で延在する磁気障壁を介して永久磁石１４ａ，１４ｂが相互に反対側に設けられている。また位置１０Ｑ５，１０Ｑ６の間で延在する磁気障壁を介して永久磁石１４ｂ，１４ｃが相互に反対側に設けられている。そして永久磁石１４ａは磁極面１４ａＮ，１４ａＳを、永久磁石１４ｂは磁極面１４ｂＮ，１４ｂＳを、永久磁石１４ｃは磁極面１４ｃＮ，１４ｃＳを、それぞれ有している。図５７についても同様の説明が可能である。
【０２３３】
このような構成において、磁気障壁を介した一側と他側との間は、磁気障壁によって磁束の透過が阻害される。よって各々の磁極面から得られる磁束を回転子の側面へと効率よく導くことができる。しかも磁気障壁は磁極面境界として機能するので、磁気障壁を介して対向する側のそれぞれにおいて回転子の磁極面を独立して形成することができる。これは、永久磁石当たりの磁極面数を２以上とすることを可能とする。
【０２３４】
本発明にかかる永久磁石電動機は、種々の範囲に応用が可能である。例えば圧縮機や送風機に採用することができる。従って、例えばこれら圧縮機や送風機を介して、空気調和機に適用することもできる。
【０２３５】
本発明は、永久磁石の材質を特に規定しないが、最大エネルギー積の大きいネオジ鉄ボロン系の焼結の希土類磁石を用いるのが好適であり、必要に応じて異方性を有する材質を使用すれば、更に磁束密度も増し、好適である。
【０２３６】
この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【図１】
2010022194.tif 000004
【図２】
2010022194.tif 000005
【図３】
2010022194.tif 000006
【図４】
2010022194.tif 000007
【図５】
2010022194.tif 000008
【図６】
2010022194.tif 000009
【図７】
2010022194.tif 000010
【図８】
2010022194.tif 000011
【図９】
2010022194.tif 000012
【図１０】
2010022194.tif 000013
【図１１】
2010022194.tif 000014
【図１２】
2010022194.tif 000015
【図１３】
2010022194.tif 000016
【図１４】
2010022194.tif 000017
【図１５】
2010022194.tif 000018
【図１６】
2010022194.tif 000019
【図１７】
2010022194.tif 000020
【図１８】
2010022194.tif 000021
【図１９】
2010022194.tif 000022
【図２０】
2010022194.tif 000023
【図２１】
2010022194.tif 000024
【図２２】
2010022194.tif 000025
【図２３】
2010022194.tif 000026
【図２４】
2010022194.tif 000027
【図２５】
2010022194.tif 000028
【図２６】
2010022194.tif 000029
【図２７】
2010022194.tif 000030
【図２８】
2010022194.tif 000031
【図２９】
2010022194.tif 000032
【図３０】
2010022194.tif 000033
【図３１】
2010022194.tif 000034
【図３２】
2010022194.tif 000035
【図３３】
2010022194.tif 000036
【図３４】
2010022194.tif 000037
【図３５】
2010022194.tif 000038
【図３６】
2010022194.tif 000039
【図３７】
2010022194.tif 000040
【図３８】
2010022194.tif 000041
【図３９】
2010022194.tif 000042
【図４０】
2010022194.tif 000043
【図４１】
2010022194.tif 000044
【図４２】
2010022194.tif 000045
【図４３】
2010022194.tif 000046
【図４４】
2010022194.tif 000047
【図４５】
2010022194.tif 000048
【図４６】
2010022194.tif 000049
【図４７】
2010022194.tif 000050
【図４８】
2010022194.tif 000051
【図４９】
2010022194.tif 000052
【図５０】
2010022194.tif 000053
【図５１】
2010022194.tif 000054
【図５２】
2010022194.tif 000055
【図５３】
2010022194.tif 000056
【図５４】
2010022194.tif 000057
【図５５】
2010022194.tif 000058
【図５６】
2010022194.tif 000059
【図５７】
2010022194.tif 000060
【図５８】
2010022194.tif 000061
【図５９】
2010022194.tif 000062
【図６０】
2010022194.tif 000063